DNA螺旋為什麼向右旋轉？藏在宇宙高能射線裡的秘密

如果你縮小到奈米尺寸，沿著地球上任何動物、植物、真菌、細菌或病毒的遺傳資訊——DNA鏈向上攀登，它們好像是一個螺旋樓梯，但是你會發現自己從不向左轉，而只會向右旋轉。

DNA雙螺旋向右旋轉是所有

地球生物的共性之一！

化學家和生物學家認為，為什麼所有已知的生命

DNA螺旋

都是

向右旋轉

， 沒有明顯的原因。手性分子以配對形式存在，它們就像右手與左手互為映象，基本上所有已知的化學反應都會產生兩種分子的混合物。所以原則上，用

向左旋轉的

核苷酸製成的DNA或RNA鏈應該和

向右旋轉的

一樣有效。

然而，如今生活在地球上的生物的DNA都是向右

旋轉

。許多研究人員認為這種選擇是隨機的，那些右手基因鏈只是碰巧先出現，或者數量稍多一些，所以逐漸代替了向左旋轉的鏈條。但一個多世紀以來，一些人一直在思考

DNA雙螺旋向右旋轉

是否有更深的根源。

有科學家斷言，地球生物的DNA和RNA的形狀並不是偶然，這種形狀早就刻進了最早形成生命的分子裡，它可能起源於宇宙射線。

宇宙高能射線如同來自宇宙深空的子彈，不斷衝向地球。當宇宙射線中的高能質子撞擊大氣層時，它們產生稱為介子的微小粒子以及其他的粒子，而介子的快速衰變僅由弱作用力控制，具有鏡面不對稱性。因此，撞擊大氣層產生的介子形成粒子雨時，相對於它們的路徑具有相同的振動磁定向。當粒子撞擊地面時，它們也往往會保持它們喜歡的手性。

在地球生命形成的初期，原始湯裡還是

赤裸裸的遺傳物質形成的大分子，它們有的向左旋轉，有的向右旋轉。來自宇宙的射線粒子不斷地敲擊著這些分子，由於粒子的偏振，高能粒子更可能從向左旋轉的大分子中敲出電子，從而使它們不穩定，導致突變。

在數百萬至數千萬年的時間裡，這一過程持續發生，只有向右旋轉的分子才能正常的遺傳下去。因此，

可以說是宇宙射線可能加速了地球生命的進化。

當然提出理論就需要驗證，研究人員計劃讓真實粒子敲擊大分子，看是否能真的導致大分子快速突變，科學家提出採用最簡單的生物測試：一種稱為Ames測試的現成檢測，將細菌群落暴露在化學物質中，以查明該物質是否導致突變。但是在此次檢測中，研究人員不用化學物質，而是計劃用不同的手性電子撞擊微生物。

試驗證明不同的手性粒子確實能使微生物變異，即宇宙射線將我們的祖先從進化的起始加速，但它仍然不能完全解釋地球上所有生命的DNA都向右旋轉的事實。例如，這個理論沒有涉及活的生物體如何從向右旋轉的DNA螺旋中構建，而證明這一點非常艱難。

形成蛋白質的簡單氨基酸分子絕大多數都是向左旋轉，是分子

旋光性的一種體現。

但是宇宙射線是否可能與偏振光結合，形成小行星上的氨基酸？為什麼DNA的旋轉方向與蛋白質不同？這些仍是未解之謎。

參考文獻：

https：//www。quantamagazine。org/cosmic-rays-may-explain-lifes-bias-for-right-handed-dna-20200629/