鈣的宇宙奧秘：平凡礦物質如何點燃地球生命之火
東京科學研究所地球生命科學院(ELSI)最新研究揭露，鈣離子可能在地球最早期的分子結構形成過程中扮演關鍵角色。這項突破性發現為生命起源之謎提供了全新線索——為何生命分子會偏好單一「手性」結構。
在自然界中，許多分子就像左右手一樣存在映象對稱結構。但令人費解的是，地球生命卻強烈偏好特定手性：DNA中的糖分子總是右旋，而構成蛋白質的胺基酸卻清一色是左旋。這種被稱為「同手性」的現象，長期以來都是科學界難解的謎題。
研究團隊選擇酒石酸(TA)作為研究物件，這種簡單分子具有兩個手性中心。實驗結果顯示，鈣離子的存在與否會顯著影響TA分子形成聚酯類物質的方式。當溶液中不含鈣離子時，純左旋或純右旋的TA很容易形成聚合物；但若加入鈣離子，情況卻完全逆轉——純手性TA的聚合反應會減緩，混合手性的溶液反而開始形成聚合物。
共同領導這項研究的RIKEN可持續資源科學中心特別研究員陳晨解釋：「這意味著早期地球環境中鈣的濃度，可能決定了同手性聚合物的形成優勢。」研究人員發現鈣離子會透過兩種機制產生影響：首先與TA結合形成酒石酸鈣晶體，選擇性地從溶液中去除等量的左右旋分子；其次改變剩餘TA分子的聚合化學性質。這個過程可能放大了手性的微小不平衡，最終導致現代生物分子中觀察到的統一手性。
特別引人入勝的是，這項研究暗示由酒石酸等分子形成的簡單聚酯類，可能比RNA、DNA或蛋白質更早出現同手性特徵。ELSI特任副教授Tony Z. Jia指出：「生命起源的討論通常聚焦在核酸和胺基酸等生物分子，我們的研究卻提出全新觀點——聚酯類這種『非生物分子』可能在生命最初階段扮演關鍵角色。」
這項跨國合作研究歷時多年，集結亞洲、歐洲、澳洲和北美七國科學家的專業知識。廣州地球化學研究所的易瑞琴博士表示：「整合複雜的化學、生物物理和物理分析確實面臨巨大挑戰，但團隊的努力讓我們揭開了生命起源拼圖的全新部分。」這項發現不僅深化人類對地球生命起源的理解，更為尋找外星生命提供了新思路。
