解析左旋生命分子起源之謎:光線偏振

  地球上的生命都偏向於使用往同一方向旋轉的大分子,而不是另外一個方向(手性分子),這很可能是由於恆星光芒對形成行星的星雲照射的原因。如果這個觀點正確,那麼地球上的生命分子可能最初來源於宇宙中的某個角落。

  在地球上,組成生命的有機分子通常都具有手性,也就是說有兩種分子互為鏡像,就像左手和右手的關係,造成這種現象的原因很可能是由於太空中照射到這些分子上的光線。所有的光線都像開瓶器一樣,要麼往一個方向旋轉,要麼往另一個方向旋轉,光線的這種性質叫做“圓偏振”(circular polarization)。往一個方向旋轉的偏振光會破壞手性分子中的一半分子。

  為了探測外太空中光線的偏振方向,天文學家把焦點集中在了天蠍座方向,距離地球5500光年的貓掌星雲上,這片星雲是銀河系內形成恆星最活躍的區域之一。科學家發現,該星雲發出的光線中大約有22%是圓偏振。這是在恆星形成區域發現的最大比例的圓偏振光現象,或許表明圓偏振光在恆星和行星的形成區域普遍存在。

  天文學家模擬表明,這樣大比例的圓偏振光的存在是由於圍繞在恆星周圍的塵埃顆粒。星雲中的磁場對塵埃顆粒進行約束和排列,恆星的光線在排列規則的塵埃顆粒上發生散射,形成圓偏振光。

  星雲中的化學反應可以形成氨基酸分子,這些分子的手性取決於照射到它們身上的光線的偏振方向。科學家認為,地球上的左旋氨基酸很可能是由太空中的隕石帶來的,這造成了左旋氨基酸較右旋氨基酸的優勢地位。

化學納米技術可實現光線控制藥物療效

  巴塞羅那大學資深教授歐尼斯特-吉拉爾特以“設計、合成和構造縮氨酸和蛋白質”獲得了2011年西班牙國家研究獎,他人工合成兩種縮氨酸(小型蛋白質),在光線照射下能夠變形,可實現開啟和關閉一種特殊蛋白質之間的交互作用。目前,基於這項最新化學納米技術,可成功研製光線控制的藥物。

  這兩種蛋白質的結合存在著內吞作用,在這一過程中,蛋白質細胞允許分子交叉在細胞膜表面或者進入其中。吉拉爾解釋稱,感光縮氨酸的作用相當於交通信號燈,在細胞內吞作用中呈現出“紅燈和綠燈”,同時,它也是細胞生物學的一個強大工具。

  西班牙科學家最新研製新型縮氨酸分子,受光線控制,可像交通信號燈一樣開啟關閉蛋白質之間的交互反應

  塔拉戈納生物工程研究所“納米探測器和納米開關”實驗室主管波爾-戈羅斯蒂薩說:“這些分子使我們聚焦光線便能控制生物進程,並對它們進行研究分析。該創新研究有助於科學家研製用於化學-醫學應用的縮氨酸。”

  適當的生物進程修正,意味著科學家基於這項最新研究可研製用於生物醫藥領域的先進光控工具,並開闢新的研究領域,例如:光電藥物學和光電遺傳學。同時,科學家可以研製一種受光線控制的特殊藥物,在治療每位患者的過程中,限定進行治療的身體區域,從而顯著減少藥物副作用。




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