至少一个世纪以来，科学家们一直在思考关于生命的谜团：许多生物分子都以两种镜像版本存在，就像人手一样；事实上，它们被称为“右手性”和“左手性”。自然的化学反应产生大致相等数量的这两种类型的分子。但是，地球上作为生命组成部分的糖和氨基酸只有一种手性，这使得蛋白质和核酸能够形成稳定的螺旋结构，如DNA，反过来，这使得生物体能够进化和繁荣。
手性（左手还是右手）的指定是历史性的，有时看起来是随意的。例如，DNA是右手性的，而相关的氨基酸是左手性的。然而，重要的不是命名，而是两种可能选择中的一种被选中。一个重要的问题是“为什么一种手性发展出来而不是另一种？”这是一个偶然事件还是事出有因？
在《天体物理学杂志快报》上发表的最近的一篇论文中，我们提出了一种可能导致生命优先选择某种手性的机制。它始于宇宙射线：原子核，剥夺了电子，以接近光速的速度在宇宙中穿行，最终撞击我们的大气层并引发一连串的次级粒子。当这些粒子与早期生物相互作用时，它们导致了我们今天看到的这种手性的发展。如果得到证实，这不仅可以解决这个谜团，还可以为我们寻找地球以外的生命提供一些线索。
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需要澄清的是，我们当然不是第一个将同手性与弱相互作用联系起来的人。Vester、Ulbricht、Zel'dovich、Salam和其他人很久以前就探索过这个想法。然而，我们认为我们研究中新颖且可测试的是，宇宙射线通过直接作用于突变率，从而作用于最简单和最早的生命形式的进化，最终导致了当今所有生命中普遍存在的、错综复杂且相互依赖的手性。
自路易·巴斯德在1848年发现生物手性或同手性以来，它一直是研究和辩论的激烈领域。它在物理学的基本力之一中有一个对应物，称为弱力，人们在20世纪50年代发现它也显示出类似的手性。宇宙射线，或者更准确地说，它们产生的次级粒子阵雨，是由这种弱力产生的，在物理学的不对称性和生物学的不对称性之间提供了直接的联系。
人们认为宇宙射线起源于太阳、我们银河系中爆炸的恒星以及遥远的黑洞周围。它们通常被认为是危险的。这是因为当宇宙射线与生物分子相互作用时，它可以喷射或电离一个电子并破坏将原子连接在一起的化学键。如果辐射强度很高，人类就会生病或死亡。这是前往火星和在火星上生活可能非常危险的原因之一。在极高的辐射水平下，所有生命都将被摧毁。
然而，低水平的电离辐射会导致生物分子的突变并促进遗传变异。这使得生物体可以进行小的、渐进的变化，从而帮助它们探索在不断变化的环境中生存的更好方法。这就是进化在起作用。正如人们常说的红酒一样，小剂量是有益的！
这与同手性有什么关系呢？当基本粒子同时具有电荷和称为自旋的量子特征时，它们的行为就像带有北极和南极的微小磁铁。现在，撞击大气层的宇宙射线可以产生带电的自旋粒子，称为μ子和电子，它们优先以南极向前的方向移动。当μ子和电子遇到生物分子时，这些定向的磁铁可能会导致右手性和左手性生命的突变率产生微小的差异。经过许多代，也许是数十亿甚至数万亿代，这种轻微的偏差会导致一种手性蓬勃发展而另一种手性消失：同手性。这个提议的新颖之处在于，它将物理原因（宇宙射线）与生物分子的化学性质（螺旋结构）结合起来，从而影响原始生命的进化方式。
因此，这就是对生命手性的解释，像所有科学观点一样，它应该被检验。有两种方法。第一种是看看生命是否在所有地方都是同手性的。天体生物学面临的一个关键问题是评估哪些环境适合生命生存。我们不知道生命是如何以及在哪里形成的，但我们正在积极寻找它，在太阳系其他行星的表面或地表下、在它们的冰冷卫星上、在小行星甚至彗星中。其中一些地外环境包含糖和氨基酸。如果发现它们也表现出生命，那么它应该与地球上的生命具有相同的手性，因为它暴露在相同的宇宙射线中。
第二种方法是进行实验。当我们不了解生命是如何形成的时候，这是一个挑战！然而，我们可以制造出具有南向前和北向前磁铁的μ子和电子，看看它们与生物分子甚至病毒和细菌的相互作用方式是否存在差异。已经有大量的理论分析和实验旨在确定磁极化电子（或圆极化光）在手性选择性化学中的可能作用，但不是在手性选择性生物学中。
然而，最令人兴奋的是，能够在如此多的发现被揭示的时代提出这些问题，并准备好对它们的答案感到惊讶。