【探索手性起源  2.】

（2. 圆偏振光引起的对称性破缺）

地球上的生命发源之初，左右对称性的破缺是怎样开始的？或者说，生物分子手性的起源是什么？为什么最终能产生如此高的对映选择性？这些问题有待于人们去探索与研究。

 在化学反应中，当一个反应产生一个手性产物时，如果我们不对它进行干预，总是会生成等量的两个对映异构体，如果需要选择性的得到其中一个异构体，需要进行手性诱导，如不对称金属催化，手性小分子催化，酶催化，引入手性辅助基或直接使用含手性的原料的方法。

 从这些实现方法上可以看出，想要使反应产生对映选择性，需要引入外来已有的不对称性进行诱导，否则只能得完全对称的结果。

 因此，从最初完全对称不含手性的环境中要发展出生物体内如此单一的对映选择性，可能需要经历两个过程，首先是一个从无到有的过程，即先产生一个微小的对称性破缺，然后再通过一定的条件对这一微小的不对称性进行放大，从而实现高对映选择性。

 目前，关于生物的手性起源问题，即对称性破缺的产生，主要有如下的几种假说：

一、圆偏振光引起的对称性破缺

  我们知道，太阳光本身是线性的对称光源，当它照射在地球上时，地球表面的反射与地球本身的磁场的作用下，就会产生圆偏振光，分为左旋圆偏振光与右旋圆偏振光（见下图1）。

  从圆偏振光的示意图上，我们可以看到圆偏振光是手性的，那么，有没有可能是因为不对称的圆偏振光的照射而引起的对称性破缺？对于这个问题，有化学家做了相应的研究。

   图1 圆偏振光示意图

  樟脑是一种有机化合物，在紫外光照射下会发生分解，生成环戊基乙醛的衍生物。1974年，Kagan等人用290-370 nm的圆偏振光照射外消旋的樟脑使其发生分解，并定时对未反应的樟脑进行ee值（两种手性对映体的比值）检测，发现随着反应时间的延长，未反应的樟脑的ee值越来越高，在反应进行了10小时之后，未反应的樟脑的ee值达到20%（图2，a）。

 类似的，Massey等人在1977年使用了圆偏振光照射外消旋的亮氨酸引发分解，实验发现，使用左旋圆偏振光照射后，未反应的亮氨酸约2.5%的ee值，其中R-亮氨酸稍多，而相应的，使用右旋圆偏振光照射则会得到一个S-亮氨酸稍多的约2.0% ee的残留物。

  Cr( III )tris-oxalate是存在左旋与右旋两种构型的络合物，两种构型在溶液中并不稳定，可发生构型互变。因此，在溶液中，该络合物是外消旋的。2000年，Raupach等人使用圆偏振光照射该离子的溶液，发现在圆偏振光作用下，随着时间的延长，溶液的ee值不断升高，而当撤掉圆偏振光后，ee值又会缓慢下降直至回到消旋状态（图2，b）。他们解释这是由于在圆偏振光的照射下，两个异构体分解速率不同，而分解后再络合回两个异构体的速率相同导致。

 以上几个实验说明，在圆偏振光的照射下，某些化合物的两个对映体发生分解的速率不同，可能导致不对称性的产生。因此，有科学家推断，在远古时候，太阳光照射到地球上产生的圆偏振光对物质的分解作用是诱导手性产生的一种可能性。

        图2  圆偏振光引起的对称性破缺现象

                                                                 丰都智愚河畔环境技术工作室