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探索手性起源 20.

[2023-01-29] 手性现象 1274

【探索手性起源  20.

20. 地球轨道手性力)

  前已述及,生命的手性起源与某种手性力相关,那么地球的转动也是有可能提供这种手性力的,结果会怎样呢?

  我们已知,地球绕太阳公转方向是右旋的,即地球随时间的周期运动是右手螺旋运动;地球本身的自转方向也是右旋的,只是公转和自转的周期和行程不一样,且地球自转的方式是倾斜的,即地球上的不同点,转动的距离是不一样的。而地球的公转和自转叠加在一起时,地球表面上的任何物体实际上是都是被动的右手螺旋运动的,亦如物体的圆周运动是向心力作用结果,则右手螺旋运动也必然是受某种不对称螺旋力的作用所为。1994年,中科院何裕建教授把这种力称为“地球轨道手性力场”。

  何裕建教授通过计算证明地球轨道手性力场使得左手螺旋分子的能量大于右手螺旋分子的能量差约为每个分子10-1910-16eV,这与巴勒斯坦科学家萨拉姆计算的D-氨基酸和L-氨基酸分子能量差值基本一致。这种差别使右手螺旋结构或运动的物质比其左手对映体的能量低,结构更稳定。所以在地球生命起源时,优先选择能量较低、结构较稳定的右手螺旋就在情理之中。在微观上,生物大分子之所以具有同手性正是为了使它们的分子结构成为比较稳定的右手螺旋结构,它不但使生物大分子的基本单元L-氨基酸是和D-糖,而且使所有蛋白质的α-螺旋结构都是右手螺旋,DNA是右手双螺旋结构,RNA是右手单螺旋结构。在宏观上,它使蜗牛、海螺壳、植物的攀缘茎、动物的发旋和微生物等的生长更多地选择比较稳定的右手螺旋方向。

 事实上,科学家们早就注意到自然界的许多手性现象和地球自转有密切关系。比如手性气旋是由地球自转产生的,所以在北半球逆时针旋转,在南半球顺时针旋转。著名物理学家伽莫夫发现:吃草时牛的嘴不是上下咀嚼的,而是旋转咀嚼的,并且北半球的牛是顺时针方向,而南半球的牛则是逆时针方向的。

 须注意,地球轨道手性力与科里奥利力有着本质不同。前者结合了地球公转和自转两种运动,而后者只和地球自转有关。按照何教授的理论,地球生命的同手性起源于地于轨道手性力。宇宙中几乎所有天体都有自转和公转,因而每一个天体都有相应的轨道手性力,那里的生命自然是同手性的。如果宇宙间所有行星上的生命具有相同的手性,那就说明宇宙中所有的行星的运动是同向的,地球轨道手性力场理论由此也说明了宇宙是旋转手性的。


       

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