在地球上出现动物、细菌甚至DNA之前，自我复制的分子在来自太空的大量能量粒子的作用下，正缓慢地从简单的物质进化成生命。
磁极化辐射优先电离了一种“旋向”，导致这两种镜像原始生命形式之间的突变率略有不同。随着时间的推移，右撇子分子的进化超过了左撇子分子。(图片来源:西蒙斯基金会)
在一篇新发表的论文中，一位斯坦福大学教授和一位前博士后学者推测，古代原始生物和宇宙射线之间的这种相互作用可能导致了生物分子中一种被称为手性的关键结构偏好。如果他们的想法是正确的，那就意味着整个宇宙中的所有生命都可能具有相同的手性偏好。
手性，也被称为旋向性，是分子镜像版本的存在。就像左手和右手一样，单个分子的两种手性形式在形状上相互反映，但如果叠加在一起就不会排列起来。在每一个主要的生物分子中——氨基酸、DNA、RNA——生命只使用一种分子构型。如果一个分子的镜像被一个生物系统中的正常分子所取代，这个系统经常会失灵或完全停止运作。在DNA的情况下，单是一个错手糖就会破坏分子的稳定螺旋结构。
路易斯·巴斯德在1848年首次发现了这种生物学上的同源性。从那时起，科学家们就一直在争论到底是随机事件还是某种未知的决定性影响导致了生命的偏手性。巴斯德假设，如果生命是不对称的，那么它可能是由于存在于整个宇宙的物理基本相互作用的不对称。
“我们建议我们现在见证地球上的生物偏手性是由于进化在磁偏振辐射,一个细微差别的突变率可能促进了基于dna的生命的进化,而不是它的镜像,“Noemie Globus说,论文的主要作者、前作者研究所研究员卡夫粒子天体物理学与宇宙学学院(KIPAC)。
在他们5月20日发表在《天体物理学杂志通讯》上的论文中，研究人员详细阐述了他们支持宇宙射线是同质性起源的论点。他们还讨论了可能的实验来验证他们的假设。
空间磁极
宇宙射线是一种丰富的高能辐射形式，它来源于宇宙中的各种来源，包括恒星和遥远的星系。宇宙射线撞击地球大气层后，最终会降解成基本粒子。在地面上，大多数宇宙射线只以粒子的形式存在，即所谓的介子。
介子是一种不稳定的粒子，只存在了百万分之二秒，但由于它们以接近光速的速度运动，它们在地球表面以下700多米的地方被探测到。它们也是磁极化的，也就是说，平均来说，子都有相同的磁方向。当μ子最终衰变时，它们会产生具有相同磁极的电子。研究人员认为，介子的穿透能力允许它和它的子电子潜在地影响地球和宇宙其他地方的手性分子。
“我们一直受到宇宙射线的辐射，”Globus解释道，他目前是纽约大学和西蒙斯基金会的Flatiron研究所的博士后研究员。“它们的影响很小，但在地球上生命可能进化的每个地方都是恒定的，介子和电子的磁极总是相同的。”即使在其他行星上，宇宙射线也会有同样的效果。”
研究人员的假设是，在地球上生命诞生之初，这种持续不断的辐射以不同的方式影响了这两种镜像生命形式的进化，帮助其中一种最终战胜另一种。这些突变率上的微小差异在生命开始的时候是最显著的，那时所涉及的分子非常简单而且更脆弱。在这种情况下，来自宇宙射线的微小但持久的手性影响，经过数十亿代的进化，可能产生了我们今天看到的单一生物旋向性。
“这有点像拉斯维加斯的轮盘赌，你可能会对红色的口袋，而不是黑色的口袋，产生一种轻微的偏好，”斯坦福大学(Stanford)人文与科学学院(School of Humanities and Sciences)卢克·布劳恩(Luke Blossom)教授、论文作者罗杰·布兰福德(Roger Blandford)说。“玩几个游戏，你永远不会注意到。但是如果你玩这个轮盘很多年，那些习惯赌红色的人会赚到钱，而那些赌黑色的人会输掉并离开。”
准备好大吃一惊吧
Globus和Blandford建议可以帮助证明或推翻他们的宇宙线假说的实验。例如，他们想测试细菌对不同磁极辐射的反应。
“这样的实验从来没有人做过，我很高兴看到他们教会了我们什么。跨学科课题的进一步研究将不可避免地带来惊喜，”Globus说。
研究人员还希望能从彗星、小行星或火星上获得有机样本，看看它们是否也表现出手性倾向。
布兰福德说:“这个想法把基础物理学和生命起源联系了起来。”“不管它是否正确，将这些非常不同的领域联系起来是令人兴奋的，一个成功的实验应该是有趣的。”
这项研究是由科瑞特基金会、纽约大学和西蒙斯基金会资助的。
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