手性对称性破缺的起源：生命最初为何偏好一种手性？(3)

Ozturk 和 Sasselov 提出，紫外照射使得从均匀磁化的磁铁矿中产生自旋极化的光电子，然后由于 CISS 效应，在磁铁矿表面附近引发对映选择性化学反应。研究表明，在手性分子框架和进入电子的方向之间存在自旋选择性依赖（5，14），因此自由扩散的分子可能比定向分子显示出更少的基于 CISS 的对映选择性。
正如 Ozturk 和 Sasselov 指出，这一约束可能会将任何基于 CISS 的手性偏倚机制都限制在磁铁矿的界面状态。然而，我们知道，磁铁矿表面的自旋极化光电子是以面选择的方式产生的——负自旋极化来自<111>面，而正自旋极化来自<001>面（15）——因此，涉及表面吸附物或面特异性催化的化学反应，也可能被证明是可行的假设。
Ozturk 和 Sasselov（2）提出的氰基硫化物化学成分（16）是一个很有吸引力的研究对象，因为它提供了一种产生手性分子的方法，已知这些手性分子会传播到生命最基本的组成部分(17)。有一点很重要，从自旋极化电子产生的对映选择性不一定是完全100%需要的，正如实验表明，非线性放大方案也可以从相对较小的手性偏倚中或者是对映体过量中产生同手性。通过自催化过程或者其它非线性过程，一种分子偏手性从最初的小幅度过剩到更大幅度的过剩的时间演化是可能的（18,19,1,20）。沿着类似的路线，基于 CISS 的过程可以在生物学上加强和传播同手性的好处；CISS 已被证实表现在生物分子和生化机制之中，如图1所示（7，9）。
要发展一个基于 CISS 的生命起源理论，下一步需要的是实验证明，在生命起源前的条件下，一种确定的电子自旋可以控制化学反应产生的分子的手性。Ozturk 和 Sasselov（2）提出的实验就是一个这样的例子，如果得到验证，将巩固 CISS 作为生物前化学中初始手性偏倚的潜在机制。同时，应继续研究产生或加强同手性的基于 CISS 的机制。更广泛地说，这类研究将进一步证明，考虑电子自旋在调节和指导化学反应及生命过程的作用是极为重要的。
参考文献
[1] A. Guijarro, M. Yus, The Origin of Chirality in the Molecules of Life (RSC, Cambridge, 2009).
[2] S. F. Ozturk, D. D. Sasselov, On the origins of life’s homochirality: Inducing enantiomeric excess with spin-polarized electrons. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 10.1073/pnas.2204765119 (2022).