有一种极为古老的蛋白质，它宛如自然界的神秘使者，悄然打破了手性规则。在漫长的岁月长河中，大多数蛋白质都遵循着特定的手性模式，而这种古老的蛋白质却独树一帜。它的存在仿佛是对传统的一次挑战，其结构中手性的偏离，让科学家们为之惊叹。或许在远古的地球上，特殊的环境孕育出了这样独特的蛋白质，它可能承载着生命起源时期的某些秘密，为我们探索生命的奥秘提供了全新的视角，也让我们对宇宙中可能存在的多样生命形式充满了遐想。

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：糖兽

生命偏爱单手性

许多化学分子是具有手性的，它们能以“左手性”和“右手性”两种互为镜像的形式存在。但地球生命却对分子手性有着强烈的偏好，这种现象被称为同手性。例如，蛋白质和肽几乎全部由左手性的氨基酸构成；而核酸（RNA和DNA）中的核糖则是右手性的。

除了极少数例外，复杂分子的手性一旦被翻转，它们通常就会与地球生命系统“脱节”，无法继续发挥原有功能。正因为如此，长期以来，科学界普遍认为，镜像蛋白质无法执行其正常的生物学功能。

然而，在一项新的研究中，一个研究团队发现一种古老的蛋白质具有一种罕见的特性——“双手性”（ambidextrous），即使在镜像形式下，仍能发挥其生物功能。这一发现为蛋白质的进化提供了新线索，也引发了对地球生命起源的新思考。

对称的结构

分子生物学家Liam Longo在分析一种常见于DNA修复酶、能识别核酸的蛋白质片段（肽）时，注意到一个围绕着一条中心轴呈对称的结构。这种结构被称为“螺旋-发夹-螺旋（HhH）模体”。在许多能够与DNA和RNA相结合的蛋白质中，都能找到这种结构的身影。

当Longo盯着电脑屏幕上的HhH模体时，他突然产生了一个大胆的想法：这个对称的结构或许既能与右手性DNA结合，也能与左手性DNA结合！

为了验证这一设想，Longo与其同事合成了包含HhH模体的镜像肽（右手性版本），并在实验室中测试了它是否会与双链DNA结合。结果显示，结合确实发生了！这些镜像的右手性肽与DNA的结合能力，几乎与它们的左手性“孪生体”一样强。而且反过来，正常的左手性肽，也能够与镜像DNA（左手性DNA）结合。

具有“双手性”的HhH模体。（图/Longo，L.M.et al./Angewandte Chemie International Edition）

受到这些结果的鼓舞，Longo联系了计算化学家Levy，希望他利用分子模拟技术，来更细致地描绘这种结合到底是如何发生的。他们惊讶地发现：虽然天然的左手性肽和镜像的右手性肽在与DNA结合的方式上存在一些差异，但它们在结合过程中使用的都是相似的蛋白区域。换句话说，在分子层面，这两种结合模式是存在内在关联的。

镜像生命的线索？

这项研究是首个明确表明蛋白质可以具备“双手性”并与核酸结合的实例。但它引发的问题比解答的还要多。最根本的问题是：为何这种结构具备这种罕见的功能？

对此，研究人员尚且没有答案。但他们提出了一个可能的解释：这种模体可能在进化过程中为了能够适应多种DNA结构，而发展出了较强的灵活性，而“双手性”正是这种灵活性的结果。

但也有更大胆的设想正在萌生：这种模体可能是在一种“镜像生命”系统中进化出来的——这种生命形式包含左手性的核酸和右手性的蛋白质，与我们今天所知的生命正好相反。如果真的是这样，那这将彻底改写我们对地球早期生态系统的理解。

当然，研究人员谨慎地指出：要得出如此大胆的进化结论仍为时尚早。目前尚缺乏直接证据来支持这一假说。但这并非一个异想天开的假设——如果未来发现更多具有双手性的、能与DNA和RNA结合的古老蛋白，那么这一假设就能获得进一步支持。

展望未来，研究团队表示，他们将继续寻找其他具备“双手性”的蛋白质。此外，他们还认为，像HhH模体这样的双手性分子特征，或许有朝一日能成为连接天然生命与镜像生命的“分子桥梁”。如同研究人员所说的：“或许，我们正在与镜像生命迎头相撞。”

参考来源：

https://www.nature.com/articles/d41586-025-01674-z

https://www.elsi.jp/en/news_events/highlights/2025/molecular_retelling/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505188