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荷蘭科學家用簡單方法制出單一手性分子

  • 發佈時間:2014-11-26 01:30:39  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  科技日報訊 (記者張蓋倫)荷蘭內梅亨大學天體化學研究人員首次成功制出了具有單一“手性”的類氨基酸分子。這可能揭示地球生命起源之謎,或者像彗星探測器正在做的那樣,解釋宇宙生命的起源。相關論文發表在《自然·通訊》上。

  一些分子在化學結構上鏡像對稱但又不能完全重合,就像人類的左手和右手那樣,“手性”分子和它的鏡像稱作對映異構體。奇怪的是,自然界只選擇了一種手性。比如説,DNA由右手螺旋構成,最為常見的糖類葡萄糖也是右手性的。為什麼自然如此選擇,這一切如何發生,依然成謎。畢竟,在化學家們製作同樣的分子時,它總是兩種手性的混合。

  儘管這些分子在化學性質上是相同的,但鏡像分子的生物作用大相徑庭,很有可能造成“我之蜜糖你之砒霜”的區別。薩利多胺這種手性藥物就曾帶給人們教訓,其含有兩種對映異構體,一種具有中樞鎮靜作用,另一種有強烈致畸性,導致許多孕婦服用後誕下畸形嬰兒。因此,制藥業需採取一系列化學手段來對複合物進行分離,只留下一種手性分子。

  物理學家F.C.弗蘭克于1953年首次提出“自發不對稱合成”,用來解釋分子的手性起源。他認為右手性和左手性分子的混合物中首先存在著某種輕微的不對稱性。在手性分子的合成過程中,某一手性的對映體分子發揮類似催化劑作用,日積月累,最初的微小不對稱性放大了,産生了單一手性分子。日本學者硤合憲三1995年首次用實驗證明了這一假説,不過它需要在試驗開始時加入一些手性分子。

  內梅亨大學的化學家從酮和胺的溶液中制出了單一手性的類氨基酸分子。據物理學家組織網11月25日(北京時間)報道,內梅亨的研究人員創新了弗蘭克的理念,研發出一種無需添加手性分子的自發不對稱合成方法,通過持續研磨和攪拌讓晶體反覆溶解和生長。

  “之前沒有人做到過。一個簡單的化學反應,一個燒杯,無需任何手性物質,然後得到了純左手性或者純右手性的分子。”研究人員表示,“持續研磨和攪拌是為了加速進程,不過若時間足夠長,比如在漫長的進化中,無須這些技巧也能做到。第一個左手性氨基酸可能就是這麼誕生的,不管是在地球上,還是在宇宙中。”

  總編輯圈點

  為啥世界是不對稱的?宇宙學家好奇;生物學家也好奇。要知道,我們周圍的電子都是負電荷的,DNA都是右手性的。它們的鏡中兄弟為何難找到呢?弗蘭克的猜想是:開始只有偶然的小偏差,但是一個老上,一個老讓,日久天長,倆兄弟只剩下一個了。偏好對稱性的我們,搞不明白不對稱的起源,覺也睡不踏實。荷蘭科學家的新實驗讓人猜想:作為生命起源的手性氨基酸,大概是原始地球湯煮久了,自然冒出來的一個泡。

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