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手性、量子力学和生物决定论 PCW Davies 澳大利亚天体生物学中心 麦考瑞大学，新南威尔士，澳大利亚 2109 和亚利桑那州立大学，邮政信箱 876505，坦佩，AZ 85287-6505 摘要 天体生物学的目标就是发现第二个独立于地球生命而从头出现的生命样本（而不是通过胚种论过程与地球生命拥有共同起源的外星生命）。然后，就有可能将生物学中符合规律和预期的方面与偶然和偶然的方面区分开来，从而解决自然法则是否本质上对生物友好的问题。流行的假设是生命是物理和化学的几乎不可避免的产物，因此在宇宙中广泛存在，这被称为生物决定论。生物决定论是否正确仍是一个悬而未决的问题，因为基础物理学中几乎没有支持它的直接证据。同手性是已知生命的深层属性，为偶然性与规律性或偶然性与必然性之间的相互竞争思想提供了一个重要的测试案例。可以想象，手性特征是由基础物理学通过破坏宇称的弱相互作用和电磁相互作用的混合印刻在生命上的。如果是这样，同手性将是普遍的和有规律的。另一方面，它可能是偶然的结果：前生物阶段的随机分子事故。如果后一种解释是正确的，我们可以预期，即使第二个生命样本在基本生物化学上与已知生命相似，它也可能具有相反的手性特征。因此，在生物决定论方面，手性和生物发生之间存在着一种奇怪的正相关关系。如果生命的手性特征是偶然的产物，我们可能希望发现“镜像生命”（即具有相反手性特征的生物）作为第二次起源的证据，后者将证明生命从非生命中出现是准确定性的。另一方面，如果手性特征是由基础物理学决定的，那么确定外星生命的独立起源可能要困难得多，因为外星生命的生化组成与已知生命相似。在继续通过实验寻找第二个生命样本（可能是通过检测手性“异常”）的同时，可以进行一些理论研究以缩小选择范围。手性决定论本质上是一个量子过程。有迹象表明量子力学在生物学中起着关键作用，但这一说法仍然存在争议。在这里，我回顾了一些关于生物学量子方面的证据。我还总结了一些建议，通过寻找地球上多个起源事件的证据来测试生物决定论，并识别现存的“外星微生物”——从熟悉生命的独立起源中进化而来的微生物。关键词：生物物理学，同手性、量子力学、生物决定论 1. 偶然性和必然性 生物学史上的一个里程碑事件是雅克·莫诺出版了他的奠基之作《偶然性和必然性》1 。在这本书中，莫诺指出，生物体的形成部分是由自然法则决定的，部分是由偶然事件或应急事件决定的。也就是说，生物体的某些特征在某种意义上是宇宙性质预先决定的、基本的和不可避免的，而其他特征则纯属偶然和附带的。问题是要知道哪个是哪个。鉴于我们只有一个生命样本可供研究，因此很难将必然性和偶然性区分开来。天体生物学的主要动机当然是发现第二个生命样本，这将有助于我们识别基本和普遍特征，并将它们与特定和偶然特征区分开来。在没有第二个生命样本的情况下，关于偶然性和必然性的相对组合产生分歧的范围很大。因此，莫诺德认为，生命绝大部分是偶然的产物，斯蒂芬·杰伊·古尔德也持同样的观点，他认为，即使是智力等基本特征也纯粹是偶然的。另一方面，
手性、量子力学和生物决定论
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