源于太陽和星系的高能粒子雨與高層大氣中的氮和氧相撞。到了地面上，粒子雨以磁極化μ子為主導。在原始生命產(chǎn)地的地方，既存在右旋核酸也存在左旋核酸。磁極化輻射優(yōu)先電離一種“手性”，從而導致兩種互承鏡像的原始生命體之間的突變率略有不同。隨著時間的流逝，右旋的分子超越了右旋的的分子。圖片：西蒙斯基金會

左手右手

我們?nèi)粘Ｒ姷浇^大多數(shù)生物，包括我們自己，都是左右對稱的。我們的左手和右手看起來完全一樣，左右手重疊到一起又完全不一樣，怎么回事？實際上左手和右手是鏡像對稱的，一邊的手在鏡子中與另一邊能夠完全重合。

在生物體以外，許多大分子化合物，尤其是有機物，也存在這種鏡像對稱形式。

為了區(qū)分這種鏡像對稱的兩種形式，科學家用手性（chirality）來區(qū)分。具有手性物體要么是左手性要么是右手性。

氨基酸的手性區(qū)別

手性也存在于生命體內(nèi)，如生命體內(nèi)的一些糖類、蛋白質(zhì)和氨基酸都具有手性的：生命體只能代謝右旋糖；組成蛋白質(zhì)的氨基酸幾乎都是左手性（甘氨酸無手性）；核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）中的核糖卻全都是右手性的。

不過，在與生命無關(guān)的自然界中，左、右旋的氨基酸都同樣穩(wěn)定，也以同樣數(shù)量存在。糖在自然界中可以是左旋的，也可以是右旋的。

不對稱的生命

生命體中的這一特性稱為分子的手性均一性。如果用手性不一致的糖或氨基酸替換，生命體通常會發(fā)生故障或完全停止運行。對于DNA來說，一個手性不正確的核糖會破壞整個分子的穩(wěn)定螺旋結(jié)構(gòu)。

理論上講，左旋DNA也能形成生命，那么為什么地球生命獨愛右旋？為什么生命體只能代謝右旋糖？

路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）于1848年首次發(fā)現(xiàn)了這種生物同質(zhì)性，他當時假設(shè)，如果生命是不對稱的，那可能是由于整個宇宙中存在的物理學基本相互作用中的不對稱所致。

有科學家認為，這是生命隨機選擇的結(jié)果。但也有人認為，可能在最初的生命形成過程中，有某種原因影響了左右旋分子的微妙平衡，使左旋氨基酸和右旋糖成為必然的選擇。

根據(jù)斯坦福大學的最新研究推測，宇宙射線對原始生命的互作用可能是導致生物分子中結(jié)構(gòu)偏好的原因。如果這種想法是正確的，則表明整個宇宙中的所有生命可能都擁有相同的手性偏好。

在地球上沒有動物、植物、細菌甚至DNA之前，自我復(fù)制的小分子在不間斷的宇宙高能粒子雨的洗禮下，從簡單的物質(zhì)慢慢演化為生命。

斯坦福的科學家認為地球上生物學行為是由于磁極化輻射的演化而引起的，磁極化輻射引發(fā)的突變率微小差異可能促進了某種生命的進化，而不是其鏡像版本。

科學家5月20日發(fā)表在《天體物理學雜志快報》上發(fā)表論文，認為宇宙射線是手性的起源。

來自太空的磁極化

宇宙射線是高能量輻射的一組形式，源于整個宇宙的各種位置，包括恒星和遙遠的星系。撞擊地球的大氣層后，宇宙射線最終退化為基本粒子。到達地面的時候，大多數(shù)宇宙射線僅以μ子的形式存在。

μ子是不穩(wěn)定的粒子，存在時間僅為百萬分之二秒。由于它們以接近光速的速度傳播，因此能夠到達地球表面以下700米處。μ子被磁場極化，這意味著所有的μ子都擁有相同的磁取向。當μ子最終衰減時，產(chǎn)生了具有相同磁極化的電子。科學家認為，μ子的穿透能力使它及其衰變產(chǎn)生的電子可以潛在地影響地球上甚至宇宙中的手性分子。

數(shù)十億年來，我們一直被宇宙射線照射。盡管它們的影響很小，但是持續(xù)不斷的輻射影響了這兩種鏡面對稱的生命的演化，從而幫助一種最終戰(zhàn)勝了另一種。

在生命開始時，突變率的這些微小差異影響也是顯著的，此時的分子非常簡單而且更加脆弱。經(jīng)過數(shù)十億代的進化，產(chǎn)生了我們今天所見的單一生物界。

期待

科學家們已經(jīng)做好了實驗計劃，以幫助證明或反駁其宇宙射線假說。比如，他們計劃測試細菌如何響應(yīng)具有不同磁極化的輻射，或者是研究來自彗星、小行星或火星的有機樣品，看它們是否也表現(xiàn)出手性。

證明基本物理學與生命起源的聯(lián)系，一直是所有科學家夢寐以求的事，解開生命的手性特征也許是一小步，我們更期待無數(shù)個這樣的小步。