在地球上出现动物、细菌甚至DNA之前，自我复制的分子正在从简单物质缓慢进化为生命，而这一过程中不断受到来自太空的高能粒子的影响。斯坦福大学教授和一位前博士后学者在一篇新论文中推测，古代原生生物与宇宙射线之间的这种相互作用可能是生物分子中一种称为手性的关键结构偏好的原因。如果他们的想法是正确的，这意味着宇宙中所有的生命可能共享相同的手性偏好。手性，也称为手性，是指分子存在镜像版本的现象。
就像左手和右手一样，单一分子的两种手性形式在形状上相互反映，但如果堆叠在一起则不会对齐。在每种主要的生物分子——氨基酸、DNA、RNA中，生命只使用一种分子手性形式。如果在一个生物系统中用镜像版本的分子替代常规版本，该系统通常会失灵或完全停止运作。在DNA的情况下，一个错误手性的糖会破坏分子的稳定螺旋结构。路易·巴斯德在1848年首次发现了这种生物同手性。
自那时起，科学家们一直在争论生命的手性是由随机机会还是某种未知的确定性影响驱动的。巴斯德假设，如果生命是不对称的，那么这可能是由于宇宙中存在的物理基本相互作用的不对称性。论文的主要作者Noémie Globus表示，我们提出地球上现在见证的生物手性是由于在磁性极化辐射中的进化，其中突变率的微小差异可能促进了基于DNA的生命进化，而不是其镜像。
在他们的论文中，研究人员详细阐述了他们对宇宙射线作为同手性起源的支持论点。他们还讨论了可能的实验来测试他们的假设。宇宙射线是一种丰富的高能辐射形式，起源于宇宙中的各种来源，包括恒星和遥远的星系。在撞击地球大气层后，宇宙射线最终降解为基本粒子。在地面上，大多数宇宙射线仅以称为μ子的粒子形式存在。
μ子是不稳定的粒子，仅存在200万分之一秒，但由于它们以接近光速的速度行进，它们已被检测到超过700米深的地球表面。它们也是磁性极化的，这意味着平均而言，μ子都共享相同的磁性方向。当μ子最终衰变时，它们产生具有相同磁性极化的电子。研究人员认为，μ子的穿透能力使其及其子电子有可能影响地球上和宇宙其他地方的手性分子。Globus解释说，我们一直受到宇宙射线的照射。
它们的影响虽小但持续存在于地球上生命可能进化的每个地方，并且μ子和电子的磁性极化总是一样的。即使在其他行星上，宇宙射线也会有同样的效果。研究人员的假设是，在地球生命的开始，这种恒定且一致的辐射以不同的方式影响了两种镜像生命形式的进化，帮助其中一种最终胜过另一种。这些突变率的微小差异在生命开始时最为显著，当时涉及的分子非常简单且更脆弱。
在这种情况下，来自宇宙射线的微小但持续的手性影响可能在数十亿代的进化中产生了我们今天看到的单一生物手性。Globus和Blandford建议进行实验，这些实验可能有助于证明或反驳他们的宇宙射线假设。例如，他们想测试细菌如何响应具有不同磁性极化的辐射。研究人员还期待来自彗星、小行星或火星的有机样本，看看它们是否也表现出手性偏差。Blandford表示，这个想法连接了基础物理学和生命的起源。
无论正确与否，跨越这些非常不同的领域都是令人兴奋的，成功的实验应该是有趣的。这项研究由Koret基金会、纽约大学和Simons基金会资助。