細菌是誰發現的？路易·巴斯德？

康得去世１８年後， 微生物學的開創者路易·巴斯德（ Louis pasteur）於法國東部裘拉省山清水秀的洛爾小鎮出生。 １９世紀後半葉， 人類在這位滿臉絡腮胡的大學者的帶領下， 第一次將視野從大型生物拓展至微觀群落， 第一次試著與細菌、病毒等單細胞甚或無細胞個體對話， 地球文明對生命的定義亦從此改寫。 不過， 在１８４６年， 福澤天下的“巴氏消毒法”尚未誕生， “疫苗”的概念在巴斯德那靈感奔湧的頭腦中也還未見雛形。 此時， 年方２３歲的他才剛獲得巴黎高等師範學校頒發的物理教師資格證書， 機緣巧合下， 進入了化學家安東莞·巴萊（ Antoine balard）的實驗室，

繼續自己摯愛的研究工作。 年輕的巴斯德透過顯微鏡接觸的第一個對象， 正是不久前才剛在世人面前展露姿容的有機晶體。 這群表面上形態各異， 暗地裡卻遵循著特定排布規律的分子陣列立刻激起了他的探索欲望。 兩年後， 巴斯德向法國科學院提交了一篇別具一格的論文， 文章從前人聞所未聞的切入點， 將生物學帶到了新一層的迷宮岔道口。

在考察葡萄酒的發酵機制時， 巴斯德注意到， 葡萄酒中產生的天然酒石酸在偏振光的照射下會顯現出一種特殊的“光性”， 令光源朝著順時針方向旋轉。 但是， 若把工業合成的同一物質放在偏振光下， 卻不會引起任何變化。 二者都是酒石酸， 經檢測，

它們的各項化學性質也都一致， 為什麼偏偏在偏振光下表現得如此迥異？經過細心地觀察， 巴斯德發現， 原來天然酒石酸晶體與人造晶體在形狀上確有極其細微的差別， 前者只有一種構型， 而後者卻由兩種互為鏡像的品體顆粒混合而成。

這其中一定包藏著不為人知的大秘密！於是，

巴斯德耐著性子， 用解剖針將人造酒石酸中的兩種晶體一粒一粒地分離開來。 完工之後， 他將兩撥晶粒的水溶液分別置於偏振光下， 果如其所料：兩撥樣品中的一組能令光源順時針旋轉， 另一組則正好相反。 此時， 若從兩邊各取等量顆粒溶入水中， 光性立刻就消失了。 就好像光在液體之中左轉一圈、右轉一圈， 便又回到了原初的軌跡上來。 巴斯德將該現象命名為“外消旋”， 因此， 人工合成的酒石酸又叫外消旋酸。 而從葡萄自然發酵生成的酒石酸身上， 卻總能檢測到同一種光性， 故我們把它稱為右旋（D－）酒石酸。 這一奇特現象說明了什麼呢？化學反應對分子式相同、形態互為鏡像的兩類分子並不厚此薄彼， 所以在人工合成的酒石酸中， 兩種晶體正好一樣多。 可作為生命體的葡萄君似乎並不以“公平”為意， 它們口味極端挑剔， 故意打破平衡， 將產物統統集中在鏡子的某一面。 至此， 左與右的裂痕初露端倪。

多年以後， 當巴斯德終於知曉了微生物的存在， 便迫不及待地將其引入到左與右謎題， 結果卻帶來了更大的困感。 他發現， 把細菌放入右旋（D－）酒石酸， 它們可以自由自在地生息繁衍；但將同一種群放入左旋（L－）酒石酸， 不久它們卻因代謝受阻面全都活活餓死。 難道說， 葡萄酒所透露的並不僅僅是它自身的某種特質， 而是整個生物圈莫不尊崇的普遍規律——大自然對左或右確實有所偏好？

一生一滅， 這組驚人的對照在物理、化學、生物等各個領域同時掀起了實驗狂潮。

隨著檢測範圍不斷擴大， 科學家終於不得不承認：這顆星球上幾乎所有物種， 大到哺乳動物、魚類， 鳥類， 小到單細胞真菌以及連細胞核都不具備的細菌， 對左與右皆是愛恨分明。 具體來說， 生命體不可或缺的氨基酸一律都是左旋（L－）型的， 而糖類則都是右旋（D－）型的。 又過了３０年， 當顯微術更進一步把鏡頭探入晶體內部時， 順著以上線索， 化學家不費吹灰之力便找到了造成光性的最根本原因——兩種互為鏡像的同分異構分子。

仍以酒石酸為例， 左邊部分即為天然的右旋產物， 左右混合即是工業上的外消旋酸。 若在二者之間擱一面鏡子， 它倆就像我們的左右手一樣， 每一點都一一對應，但就是無法在三維空間內相互重合。１８８３年，開爾文勳爵（ Lord kelvin）在一次科學演講中，率性地把分子的此類性質描述為“手性”，這一頗為傳神的外號很快便在學術圈中流傳了開來。

左與右，一鏡相隔的竟是生命與非生命兩個世界！但同時，我們從人工化合的角度卻可以肯定，物理法則並不偏愛其中任何一方。籠罩在正反物質上空的疑雲再一次滾壓將下來：漫長的進化之路上，究竟是什麼原因讓鏡子的一邊掌握了絕對性優勢？比較輕鬆的回答依舊可以說是偶然性在作崇。太古之初，游離的單細胞原本“左手”、“右手”各半，但在隨機的漲落中，某一方在數量上出現了微弱的優勢。以氨基酸為例，如果某片區域內搭建蛋白質的氨基酸全部是左旋構型，那麼不幸降生于該區的右旋個體都將被環境自然淘汰。漸漸地，左旋氨基酸聲勢越來越浩大，而唯有適應此等口味，族群才能蓬勃發展。此時，不論原先殘留的，抑或通過變異新生的右旋物種都極難再找到立錐之地。就這樣，慘烈的生存競爭中，以右旋為食的物種一輪輪潰敗、逃亡，地盤一再收縮，最終在這顆星球徹底銷聲匿跡。

不過，與正反物質之謎一樣，該解釋亦面臨著同一個問題：既然左右之爭中，勝利一方的優勢完全源於偶然，那就意味著外太空中必定存在嗜好右旋氨基酸的生命體嘍？限於目前的探測技術，人類還沒有能力給出肯定或否定的證據。但有一點：與正反物質相遇所面臨的災難性後果不同，左與右完全可以相安無事地生活於同一片星空下。那麼，自然為什麼不設計一種“左右通吃”的生物呢？相對于口味單一的“右旋愛好者”或“左旋愛好者”來說，這種生物豈不更有生存優勢？可進化終究沒有走上這“第三條坦途”，難道設計之神是想通過生命的不對稱結構，透露其非左即右的小小偏執一一如果自然並不像我們想像中的那麼“公正”，那到底是哪一環節出現了偏頗？

作者簡介

棽棽，雲南昆明人。山東大學應用化學學士，復旦大學物理化學碩士。喜好神游四海，偶爾亦會逃離地球，卻怎麼也逃不開對宇宙設計的好奇。探索其間的樂趣，願與你一同分享。

好書推薦

《時與光：一場從古典力學到量子力學的思維盛宴》

清華大學出版社2015年10月出版

作者：棽棽

《時與光：一場從古典力學到量子力學的思維盛宴》是一本相對論與量子力學的零基礎入門書，同時也是一套描繪人類思維發展歷程的精彩畫卷。跟隨書中的一個個智者，你將從古典力學走向經典體系，最終跨入理論物理的前沿陣地——量子迷域。

每一點都一一對應，但就是無法在三維空間內相互重合。１８８３年，開爾文勳爵（ Lord kelvin）在一次科學演講中，率性地把分子的此類性質描述為“手性”，這一頗為傳神的外號很快便在學術圈中流傳了開來。

左與右，一鏡相隔的竟是生命與非生命兩個世界！但同時，我們從人工化合的角度卻可以肯定，物理法則並不偏愛其中任何一方。籠罩在正反物質上空的疑雲再一次滾壓將下來：漫長的進化之路上，究竟是什麼原因讓鏡子的一邊掌握了絕對性優勢？比較輕鬆的回答依舊可以說是偶然性在作崇。太古之初，游離的單細胞原本“左手”、“右手”各半，但在隨機的漲落中，某一方在數量上出現了微弱的優勢。以氨基酸為例，如果某片區域內搭建蛋白質的氨基酸全部是左旋構型，那麼不幸降生于該區的右旋個體都將被環境自然淘汰。漸漸地，左旋氨基酸聲勢越來越浩大，而唯有適應此等口味，族群才能蓬勃發展。此時，不論原先殘留的，抑或通過變異新生的右旋物種都極難再找到立錐之地。就這樣，慘烈的生存競爭中，以右旋為食的物種一輪輪潰敗、逃亡，地盤一再收縮，最終在這顆星球徹底銷聲匿跡。

不過，與正反物質之謎一樣，該解釋亦面臨著同一個問題：既然左右之爭中，勝利一方的優勢完全源於偶然，那就意味著外太空中必定存在嗜好右旋氨基酸的生命體嘍？限於目前的探測技術，人類還沒有能力給出肯定或否定的證據。但有一點：與正反物質相遇所面臨的災難性後果不同，左與右完全可以相安無事地生活於同一片星空下。那麼，自然為什麼不設計一種“左右通吃”的生物呢？相對于口味單一的“右旋愛好者”或“左旋愛好者”來說，這種生物豈不更有生存優勢？可進化終究沒有走上這“第三條坦途”，難道設計之神是想通過生命的不對稱結構，透露其非左即右的小小偏執一一如果自然並不像我們想像中的那麼“公正”，那到底是哪一環節出現了偏頗？

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棽棽，雲南昆明人。山東大學應用化學學士，復旦大學物理化學碩士。喜好神游四海，偶爾亦會逃離地球，卻怎麼也逃不開對宇宙設計的好奇。探索其間的樂趣，願與你一同分享。

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