康德去世１８年后，微生物学的开创者路易·巴斯德（ Louis pasteur）于法国东部裘拉省山清水秀的洛尔小镇出生。１９世纪后半叶，人类在这位满脸络腮胡的大学者的带领下，第一次将视野从大型生物拓展至微观群落，第一次试着与细菌、病毒等单细胞甚或无细胞个体对话，地球文明对生命的定义亦从此改写。不过，在１８４６年，福泽天下的“巴氏消毒法”尚未诞生，“疫苗”的概念在巴斯德那灵感奔涌的头脑中也还未见雏形。此时，年方２３岁的他才刚获得巴黎高等师范学校颁发的物理教师资格证书，机缘巧合下，进入了化学家安托万·巴莱（ Antoine balard）的实验室，继续自己挚爱的研究工作。年轻的巴斯德透过显微镜接触的第一个对象，正是不久前才刚在世人面前展露姿容的有机晶体。这群表面上形态各异，暗地里却遵循着特定排布规律的分子阵列立刻激起了他的探索欲望。两年后，巴斯德向法国科学院提交了一篇别具一格的论文，文章从前人闻所未闻的切入点，将生物学带到了新一层的迷宫岔道口。
在考察葡萄酒的发酵机制时，巴斯德注意到，葡萄酒中产生的天然酒石酸在偏振光的照射下会显现出一种特殊的“旋光性”，令光源朝着顺时针方向旋转。但是，若把工业合成的同一物质放在偏振光下，却不会引起任何变化。二者都是酒石酸，经检测，它们的各项化学性质也都一致，为什么偏偏在偏振光下表现得如此迥异？经过细心地观察，巴斯德发现，原来天然酒石酸晶体与人造晶体在形状上确有极其细微的差别，前者只有一种构型，而后者却由两种互为镜像的品体颗粒混合而成。
这其中一定包藏着不为人知的大秘密！于是，巴斯德耐着性子，用解剖针将人造酒石酸中的两种晶体一粒一粒地分离开来。完工之后，他将两拨晶粒的水溶液分别置于偏振光下，果如其所料：两拨样品中的一组能令光源顺时针旋转，另一组则正好相反。此时，若从两边各取等量颗粒溶入水中，旋光性立刻就消失了。就好像光在液体之中左转一圈、右转一圈，便又回到了原初的轨迹上来。巴斯德将该现象命名为“外消旋”，因此，人工合成的酒石酸又叫外消旋酸。而从葡萄自然发酵生成的酒石酸身上，却总能检测到同一种旋光性，故我们把它称为右旋（D－）酒石酸。这一奇特现象说明了什么呢？化学反应对分子式相同、形态互为镜像的两类分子并不厚此薄彼，所以在人工合成的酒石酸中，两种晶体正好一样多。可作为生命体的葡萄君似乎并不以“公平”为意，它们口味极端挑剔，故意打破平衡，将产物统统集中在镜子的某一面。至此，左与右的裂痕初露端倪。
多年以后，当巴斯德终于知晓了微生物的存在，便迫不及待地将其引入到左与右谜题，结果却带来了更大的困感。他发现，把细菌放入右旋（D－）酒石酸，它们可以自由自在地生息繁衍；但将同一种群放入左旋（L－）酒石酸，不久它们却因代谢受阻面全都活活饿死。难道说，葡萄酒所透露的并不仅仅是它自身的某种特质，而是整个生物圈莫不尊崇的普遍规律——大自然对左或右确实有所偏好？
一生一灭，这组惊人的对照在物理、化学、生物等各个领域同时掀起了实验狂潮。随着检测范围不断扩大，科学家终于不得不承认：这颗星球上几乎所有物种，大到哺乳动物、鱼类，鸟类，小到单细胞真菌以及连细胞核都不具备的细菌，对左与右皆是爱憎分明。具体来说，生命体不可或缺的氨基酸一律都是左旋（L－）型的，而糖类则都是右旋（D－）型的。又过了３０年，当显微术更进一步把镜头探入晶体内部时，顺着以上线索，化学家不费吹灰之力便找到了造成旋光性的最根本原因——两种互为镜像的同分异构分子。
仍以酒石酸为例，左边部分即为天然的右旋产物，左右混合即是工业上的外消旋酸。若在二者之间搁一面镜子，它俩就像我们的左右手一样，每一点都一一对应，但就是无法在三维空间内相互重合。１８８３年，开尔文勋爵（ Lord kelvin）在一次科学演讲中，率性地把分子的此类性质描述为“手性”，这一颇为传神的外号很快便在学术圈中流传了开来。
左与右，一镜相隔的竟是生命与非生命两个世界！但同时，我们从人工化合的角度却可以肯定，物理法则并不偏爱其中任何一方。笼罩在正反物质上空的疑云再一次滚压将下来：漫长的进化之路上，究竟是什么原因让镜子的一边掌握了绝对性优势？比较轻松的回答依旧可以说是偶然性在作崇。太古之初，游离的单细胞原本“左手”、“右手”各半，但在随机的涨落中，某一方在数量上出现了微弱的优势。以氨基酸为例，如果某片区域内搭建蛋白质的氨基酸全部是左旋构型，那么不幸降生于该区的右旋个体都将被环境自然淘汰。渐渐地，左旋氨基酸声势越来越浩大，而唯有适应此等口味，族群才能蓬勃发展。此时，不论原先残留的，抑或通过变异新生的右旋物种都极难再找到立锥之地。就这样，惨烈的生存竞争中，以右旋为食的物种一轮轮溃败、逃亡，地盘一再收缩，最终在这颗星球彻底销声匿迹。
不过，与正反物质之谜一样，该解释亦面临着同一个问题：既然左右之争中，胜利一方的优势完全源于偶然，那就意味着外太空中必定存在嗜好右旋氨基酸的生命体喽？限于目前的探测技术，人类还没有能力给出肯定或否定的证据。但有一点：与正反物质相遇所面临的灾难性后果不同，左与右完全可以相安无事地生活于同一片星空下。那么，自然为什么不设计一种“左右通吃”的生物呢？相对于口味单一的“右旋爱好者”或“左旋爱好者”来说，这种生物岂不更有生存优势？可进化终究没有走上这“第三条坦途”，难道设计之神是想通过生命的不对称结构，透露其非左即右的小小偏执一一如果自然并不像我们想象中的那么“公正”，那到底是哪一环节出现了偏颇？
作者简介
棽棽，云南昆明人。山东大学应用化学学士，复旦大学物理化学硕士。喜好神游四海，偶尔亦会逃离地球，却怎么也逃不开对宇宙设计的好奇。探索其间的乐趣，愿与你一同分享。
好书推荐
《时与光：一场从古典力学到量子力学的思维盛宴》
清华大学出版社2015年10月出版
作者：棽棽
《时与光：一场从古典力学到量子力学的思维盛宴》是一本相对论与量子力学的零基础入门书，同时也是一套描绘人类思维发展历程的精彩画卷。跟随书中的一个个智者，你将从古典力学走向经典体系，最终跨入理论物理的前沿阵地——量子迷域。
,
