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荷蘭科學(xué)家用簡單方法制出單一手性分子

  • 發(fā)布時間:2014-11-26 01:30:39  來源:科技日報(bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  科技日報(bào)訊 (記者張蓋倫)荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)天體化學(xué)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(guān)論文發(fā)表在《自然·通訊》上。

  一些分子在化學(xué)結(jié)構(gòu)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(gòu)體。奇怪的是,自然界只選擇了一種手性。比如說,DNA由右手螺旋構(gòu)成,最為常見的糖類葡萄糖也是右手性的。為什么自然如此選擇,這一切如何發(fā)生,依然成謎。畢竟,在化學(xué)家們制作同樣的分子時,它總是兩種手性的混合。

  盡管這些分子在化學(xué)性質(zhì)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(qū)別。薩利多胺這種手性藥物就曾帶給人們教訓(xùn),其含有兩種對映異構(gòu)體,一種具有中樞鎮(zhèn)靜作用,另一種有強(qiáng)烈致畸性,導(dǎo)致許多孕婦服用后誕下畸形嬰兒。因此,制藥業(yè)需采取一系列化學(xué)手段來對復(fù)合物進(jìn)行分離,只留下一種手性分子。

  物理學(xué)家F.C.弗蘭克于1953年首次提出“自發(fā)不對稱合成”,用來解釋分子的手性起源。他認(rèn)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(fā)揮類似催化劑作用,日積月累,最初的微小不對稱性放大了,產(chǎn)生了單一手性分子。日本學(xué)者硤合憲三1995年首次用實(shí)驗(yàn)證明了這一假說,不過它需要在試驗(yàn)開始時加入一些手性分子。

  內(nèi)梅亨大學(xué)的化學(xué)家從酮和胺的溶液中制出了單一手性的類氨基酸分子。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月25日(北京時間)報(bào)道,內(nèi)梅亨的研究人員創(chuàng)新了弗蘭克的理念,研發(fā)出一種無需添加手性分子的自發(fā)不對稱合成方法,通過持續(xù)研磨和攪拌讓晶體反復(fù)溶解和生長。

  “之前沒有人做到過。一個簡單的化學(xué)反應(yīng),一個燒杯,無需任何手性物質(zhì),然后得到了純左手性或者純右手性的分子。”研究人員表示,“持續(xù)研磨和攪拌是為了加速進(jìn)程,不過若時間足夠長,比如在漫長的進(jìn)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么誕生的,不管是在地球上,還是在宇宙中?!?/p>

  總編輯圈點(diǎn)

  為啥世界是不對稱的?宇宙學(xué)家好奇;生物學(xué)家也好奇。要知道,我們周圍的電子都是負(fù)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(shí)。荷蘭科學(xué)家的新實(shí)驗(yàn)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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