我們都知道，法國科學(xué)家巴斯德（ L . Pasteur ）是微生物學(xué)科的創(chuàng)始者，被稱為“微生物學(xué)之父”。他發(fā)明的狂犬病疫苗，把無數(shù)人從死亡的陰影下拯救了出來，他發(fā)明的較低溫快速滅菌方法，被稱為巴氏滅菌法或巴氏消毒法，使牛奶生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)入人們的生活，并一直沿用至今?？墒悄悴灰欢ㄖ浪€是一位了不起的化學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了酒石酸的旋光性，從此打開了物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的秘密。

在講旋光性之前，我們先要知道什么是偏振光。偉大的物理學(xué)家愛因斯坦告訴我們，光具有波粒二重性，既是像質(zhì)子和電子那樣的粒子，又是像水波那樣的波。光波的振動方向也和水波一樣，總是與前進(jìn)方向垂直。自然環(huán)境中的光是各種振動方向的光波的大雜燴，但如果讓自然光穿透某些特殊的晶體材料，就只有特定振動方向的光波能通過，這樣就得到偏振光。

在日常生活中，我們經(jīng)常會接觸到偏振光。比如比較高級的太陽鏡會用偏振鏡片制作，可以均勻地濾掉陽光中各種色光的一部分，所以既能保護(hù)眼睛，看到的景色又不會失真。影院里的3D眼鏡大多也利用偏振技術(shù)，讓略有差異的偏振光圖像分別進(jìn)入左右眼，經(jīng)過大腦加工，我們就看到了立體圖像。

酒石酸又是什么呢？它是在人的釀酒過程中發(fā)現(xiàn)的。原來葡萄細(xì)胞液泡里積累的除了蘋果酸外，還有酒石酸，但酒石酸與蘋果酸不同，蘋果酸在葡萄快速成熟的時候多轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，而酒石酸比較“惰性”，一直存在于葡萄果中，成為葡萄酸味的主要來源。而在用葡萄釀酒的過程中，酒石酸以鉀鹽的形式結(jié)晶出來，沾在酒桶壁上，這就是酒石。甚至那些已經(jīng)裝瓶的葡萄酒，溫度一低也會析出酒石，掛在瓶塞下面，影響商品品質(zhì)，釀酒人為此傷透腦筋。

巴斯德就是最早研究酒石酸的科學(xué)家，他讓偏振光穿過灌滿酒石酸溶液的長管，發(fā)現(xiàn)射出的光波振動方向有時會與射入的光波振動方向不同，較后者旋轉(zhuǎn)一個角度，這就是旋光現(xiàn)象。有趣的是，竟然有兩種酒石酸，雖然都有相似的旋光能力，但旋光的方向正好相反。如果正對著光射來的方向，其中一種酒石酸可以讓偏振光逆時針旋轉(zhuǎn)，這是左旋酒石酸；另一種則讓偏振光順時針旋轉(zhuǎn)，那是右旋酒石酸。

巴斯德發(fā)現(xiàn)，這兩種酒石酸在晶體形態(tài)上也不同，彼此正好互為鏡像（人與鏡子里的人像對稱關(guān)系）。如果細(xì)心地從一堆鹽粒一般的酒石酸晶體中揀出同樣數(shù)目的左旋酒石酸晶體和右旋酒石酸晶體（這真是一項非常考驗?zāi)托缘墓ぷ鳎?，把它們混合后溶解，得到的水溶液就不再有明顯的旋光性，說明兩種酒石酸的旋光能力可以相互抵消。巴斯德由此做出了大膽的預(yù)言：酒石酸的旋光性一定與它們的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。

后來的研究表明，巴斯德的預(yù)言完全正確?，F(xiàn)在我們知道，當(dāng)碳原子與4個不同的原子或基團(tuán)連接時，會有兩種不同的連接方法。這兩種連接乍一看好像一樣，實際上卻互為鏡像關(guān)系，怎么也無法重合。這就像人的左右手，形狀乍一看好像也一樣，卻互為鏡像，無論你怎么旋轉(zhuǎn)手腕、屈伸手指，都沒法讓它們形成真正一模一樣的形狀。有機(jī)化學(xué)家就拿人手的這個特性來類比，稱這樣連接了4個不同原子或基團(tuán)的碳原子為“手性碳”。

現(xiàn)代人們終于知道，地球生命對立體異構(gòu)體有著獨特的偏愛。比如蘋果酸也有兩種互為鏡像的分子——左旋蘋果酸和右旋蘋果酸。其中，具有生物活性的是左旋蘋果酸，而右旋蘋果酸雖然嘗在嘴里也有酸味，但它壓根就進(jìn)不了生命代謝的檸檬酸循環(huán)流水線，沒法被生物利用。正是因為擔(dān)心右旋蘋果酸的潛在副作用，美國食品藥品監(jiān)督管理局（ FDA ）規(guī)定，右旋蘋果酸絕不能作為嬰兒食品的食品添加劑。

相比能精準(zhǔn)地專門制造某種特定手性產(chǎn)品的生命化工廠，人類化工廠不免顯得簡單籠統(tǒng)，很多合成路線只能制造出左旋分子和右旋分子的混合物。假如要人工制造某種有生物活性的有機(jī)物，往往意味著會有一半產(chǎn)物是完全沒有價值的廢品；甚至還有更可怕的情況發(fā)生，就是手性相反的另一半產(chǎn)物有嚴(yán)重毒性。如今，分子層次上的“左旋”和“右旋”正在不斷地影響著醫(yī)藥行業(yè)以及人們的健康。人類開始探索能精準(zhǔn)生產(chǎn)單一手性產(chǎn)品的方法。2001年的諾貝爾化學(xué)獎就頒給了3位在手性分子合成上做出了重要貢獻(xiàn)的化學(xué)家。但是無論怎么說，比起天然的生命化工廠來，人類的模仿仍然顯得笨手笨腳。

其實，生命不光在微觀上偏好某一種手性的分子，也在宏觀上常常偏好某一個方向。比如人類的許多內(nèi)臟器官左右就不呈對稱分布，胃偏左側(cè)，而肝偏右側(cè)；人類大腦左右也不對稱，并在思維活動上各有擅長。纏繞性的藤本植物大多有偏愛的纏繞方向，其中多數(shù)種類呈現(xiàn)右旋纏繞，但也有不少種類呈現(xiàn)左旋纏繞。

為什么生命會偏好某一個方向？這是個很深刻的命題。一點也不夸張地說，這甚至牽扯到了宇宙的起源。人類不僅是生命的精靈，更是智慧的精靈，也只有人類才能思考這樣的課題。

感謝巴斯德這位十九世紀(jì)偉大的科學(xué)家，是他在200多年前為我們打開了生命化學(xué)的天書。讓我們永遠(yuǎn)記住他，并繼續(xù)探索下去！

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