【手性起源的探索 2.】

（2. 手性起源与生命起源的关系）

       在地球上有了生命存在的条件：充足的氧气、水和阳光之后，生命就开始了。关于生命的起源也有多种起源说，最主要的有创生说，唯有造物主创造了生命；自然发生说则认为在一定条件下，生命会自发诞生；还有宇生论，认为生命是地球外的宇宙某处诞生的，然后由宇宙的星系活动传递到了地球上。而在上世纪五十年代美国芝加哥大学研究生米勒（S.L.Miller）在其导师尤利（H.C.Urey）指导下完成的米勒模拟实验（Miller–Urey experiment），却有力支撑起化学起源的假说。实验模拟在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能产生有机物，以论证生命起源是由最初自然发生的化学过程而导致的。这个实验结果为各个方面所接受，这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。

       米勒实验假设在生命起源之初大气层中只有氢气、氨气和水蒸气等物，其中并没有氧气等，当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后，发现其中产生了氨基酸、蛋白质，而蛋白质是生命存在的形式，因此他确立了在一定条件下的化学反应导致生命起源的理论。化学起源说将生命的起源分为四个阶段：①从无机小分子物质形成有机小分子物质，实验模拟自然条件下的雷鸣闪电风暴降雨，这是从无机到有机最为关键的一步；②从有机小分子物质生成生物大分子物质；③从生物大分子物质组成多分子体系；④有机多分子体系演变为原始生命，这一阶段是初始生命萌芽，发生在深海区域，至今还没有完美的实验和理论说明。

       生命形成后就出现了手性，不仅在微观上表现为生物的分子结构是单一手性的，在宏观上表现为它们的结构是手性的，而且在行为上也是手性偏向性的。那么就有两个问题：首先，生命的手性到底是怎么来的? 其次，大自然为什么偏爱单一的手性?前一个叫“手性起源问题”，后一个叫“同手性问题”。这其实是一个问题－“手性起源”。

       对于手性起源，历来都有两个截然不同的假说，一说是手性产生在生命之后的生命说；二说是手性产生在生命之前的非生命说。两种假说展开了各自的论证。生命说的本质是进化论，认为生命的手性产生于生命的遗传进化过程，或产生于生命进化的稍后阶段，是生命进化的必然结果。而非生命说则有随机波动论和生命之前的手性选择确定论两种设定。前者为手性对映体随机波动，然后微扰放大而形成单一的手性分子结构；后者为在生命形成之前已有手性选择确定某种单一的手性分子结构。这两种情形，各自都有一定的理论支撑。第一种情形是说在生命产生之前，由于对称性自发破缺，产生了自然选择导致了手性。这可以用“夸克之父”盖尔曼的其名诊断，即物理规律加上“意外事件”成就了宇宙的手性，然后发展至今。第二种情形确定性理论则认为生命的手性不是偶然现象。而是某种不对称力，更确切地说是某种手性力作用的必然结果。在生命出现之前，无生命物质含有相同数量的左旋体和右旋体，即无生命物质是外消旋体。在某种手性环境或手性力的作用下，通过手性合成、手性分解、手性相变等过程，使外消旋体物质成为手性物质，生命也就随之产生。手性合成是在特殊的酶催化或特殊的化学催化下的不对称合成导致非外消旋的手性对映体生成；手性分解则是在弱力衰变产生的手性粒子照射外消旋的手性物，使其产生不同的分解，即能破坏一种对映体而保留另一种对映体，从而使外消旋体溶液中出现对映体过量。同样手性相变即是手性外消旋体在一定的低温条件下，发生高能态向低能态转变，成为手性对映体的单一成分，这是一种让手性对称性破缺的一种相变。

      再有就是手性对生命存在和进化又起到了什么作用呢？无论是生命说和非生命说都是一致的，生命中有了手性以后，导致生命的存在形成更进一步的进化加强，从而使生命的结构和功能上手性倾向性，或者说手性偏向性进一步得到加强。最常见的说法就是生物中的右撇子或左撇子的加强或削弱。

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