为什么DNA几乎总是右手螺旋

为什么大多数人的心脏稍微位于身体的左侧?为什么DNA几乎总是右手螺旋?与蛋白质的组成部分——α螺旋相同。手性或旋手性在生物学中随处可见，但其原因可能是个谜。

旧金山陈·扎克伯格生物中心的生物物理学家兼研究员格雷格·胡贝尔(GregHuber)花了三年时间探索这些问题以及更多问题，使用了一种简单的不对称形状，这种形状存在于三角形晶格中，但几乎没有受到学术界的关注——狮身人面像瓷砖。他和他的合作者——克雷格·克内希特、沃尔特·特朗普和罗伯特·齐夫——发现了与其手性相关的意想不到的特性。

狮身人面像由六个等边三角形(六边形)组成，具有固有的利手性，可以是左手或右手方向。它是唯一已知的能够平铺自身每个阶的不对称六面体，这意味着按n倍缩放的所有狮身人面像都可以由n•n个更小的单位狮身人面像平铺。

换句话说，一个2阶狮身人面像可以由4个狮身人面像方块组成，一个3阶狮身人面像可以由9个狮身人面像方块组成，依此类推。从单个狮身人面像开始，可能的图块排列或布局的数量一开始很小：1、1、4、16……，但不会持续很长时间。

随着平铺中狮身人面像数量的增加，可能的布局数量也会呈超指数增长。例如，5阶狮身人面像有153种可能的拼贴(如下所示)，6阶有近72,000种拼贴，而13阶则有多达1030种。

瓷砖的不对称性为探索手性提供了丰富的途径。以并排放置两块瓷砖为例。两个狮身人面像瓷砖有46种(或47种，取决于您如何计算)不同的方式来形成二元组。(相比之下，两个单位正方形形成二元体只有一种方法。)

它们可以以具有低手性能量的方式平铺，这意味着大多数相邻的狮身人面像处于相同的方向或具有高手性能量。

旧金山生物中心理论小组负责人胡贝尔强调，这项努力不仅仅是一项抽象的练习。他指出，几何学和手性都与生物学有着重要但经常被忽视的联系。例如，病毒衣壳具有基于相同晶格的几何对称性(“准等效原理”)。

“宇宙不应该偏爱一种手性而不是另一种，但在一个又一个的尺度上，手性偏好会出现，”胡贝尔说。“手性可能非常神秘，狮身人面像瓷砖令人惊讶的手性相互作用是这项工作的动机。”

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