DNAが右巻き螺旋だけ！　なぜですか？

Question

恥ずかしながらこの年になるまで、あらゆる生物が持つすべてのDNAが右巻き螺旋だということを知りませんでした。

この地球上には右巻きの渦と、左巻きの渦があります。
地球の自転から生じるコリオリの力が北半球と南半球では逆に作用するからですね。

しかし、地球上のすべての生物のDNAは右巻き螺旋だということを聞き、なぜなのか疑問に思います。
鳥も魚も人間も広葉樹も針葉樹もトカゲも細菌も、、、ですよね？これは不思議ですよね。

ひょっとして、生命の誕生はただの一回だけの事象で、そのとき偶々右巻き螺旋だったDNAが延々と何十億年もコピーされているということの証左なのでしょうか？

それとも、なにか、生命現象では右巻きと左巻きで根本的な機能差があり、機能差において優位な右巻きが選ばれる必然があったのでしょうか？

訊くは一時の恥、訊かざるは一生の恥。
是非、皆さまのお考え、お教えを請いたいと存じますので、なにとぞよろしくお願い申し上げます。

doc_sunday · Accepted Answer

右巻きらせんになるのはＤＮＡの構成要素である核酸一つ一つが同一の光学異性体であるためです。
その点タンパク質の構成要素のアミノ酸が一方の光学異性体だけからできているのと同じです。

ちなみに、右巻き二本らせんが最も安定ですが、右巻き三本らせん、左巻き二本らせんなども見いだされています。
ただしそれらは生物から見ると「病的」な環境でのみ安定であり、生物の生殖や生長には役立ちません。

amaguappa · Answer

決定的な考察はできませんが、複合粒子の結合の問題というのは、結局のところ素粒子のスピンとかポテンシャルによる束縛状態とかに由来するのではないですか。ポストゲノム科学という領域がありますが、素粒子の実験施設を有していなければ始まらない分野です。
分子間の最も強力な結合を果たした条件がDNAの形状を定めたのではないかと推測します。DNAの最初の仕事が光合成の情報の触媒であると考えれば、光の射し込みによる影響が一定の方向づけあるいは秩序付けを促したのではないかと思われますが、下記の二つめのURLのように高濃度の塩分の環境を与えると螺旋が左巻きに変化するらしいですから、条件にはいろいろな要素が絡み合っていそうですね。
さらにエントロピーの高い汚染物質満杯の原始的生命環境での中性子とかクォークとかハドロンとかについて考えなくてよいのでしょうか。そのような視点はエネルギー理論を巻き込むことになるでしょう。秩序を作り上げるダイナミクスは何だろうという視点であり、一般相対性理論まで駆使して高エネルギーの相互作用を説明しなければなりませんから。
いずれにしても、レセプターとアクセプターの関係上、何らかの影響を受けたときの分子の傾きと水素原子との距離によって、理想的な結合が限定選択的に起こり、淘汰をぬけたと考えるのが合理的なのではないでしょうか。素人の駄弁ですがお許しを。

参考:
 http://www.riken.go.jp/lab-www/spectroscopy/rikennews2.pdf
 http://www.sbsp.jp/sbdt/activity/ken024/chatake.pdf

thegenus · Answer

L体のt-RNAはD体のアミノ酸と結合しやすいという報告もあるようです。
DNA-蛋白世界（（D体の糖を持つ）右巻きDNAとL体アミノ酸の世界）はD体の糖によってがっちりと拘束されているようにも見えます。

「ノヴム・オルガヌム」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8E%E3%83%B4%E3%83%A0%E3%83%BB%E3%82%AA%E3%83%AB%E3%82%AC%E3%83%8C%E3%83%A0

専門知識有無とは関係なく感覚的に私は右巻きDNAの話題に感動しなかったのですが、感動！されたのですよね。それはどういう感動のされ方なのでしょうか。それも鍵になると思うのです。名立たる科学者たちもこの話題に感動しているのでしょうし。
素人の私は生命のDNAがことごとく右巻きでも自然だと思いますよ。DNAなんだから。
全宇宙が右巻きだけとか発見されたらエエっ！と感動します。

物質的世界を考察する場合は時間がありますから、静止的な数学的対称性には注意がいると思います。

ちなみにエントロピーに支配されているのですよね、我々の生きているこの世界は。すると惑星・地球の存在は宇宙空間において自然な存在なのでしょうか

kawaokame · Answer

＞そのとき偶々右巻き螺旋だったDNAが延々と何十億年もコピーされているということの証左なのでしょうか

その通りです。
最初が偶々右巻きだったからです。
ＤＮＡのコピーは大変な作業です。
こんなの、逆巻きにするのはとんでもないオバカ労働です。

noname#171582 · Answer

1.偶然と言うならその理由、説明をして人間社会に
　納得してもらわないといけない。

２．右巻きDNAしかない理由、原因を説明して
　　多くの人に賛成してもらわないといけない。

”２”ができないために”１”と言うのであれば
それこそ詭弁です。

ところで、D型糖体はどうして右螺旋になるの？
左螺旋も可能ではないの？と突っ込んでみる。

thegenus · Answer

お礼ありがとうございます。詭弁というのを人を騙すという意味で受け取られたのであれば申し訳ありません。暦遊びが一周期して振り出しになりました。おめでとうございます。

人に対して使っているのではありませんし論理の中に含まれる詭弁性は宗教家以外の誰にとっても良いものではありません。ここでの詭弁は公正な自然の結論に到達しにくくさせる設定とでも言っておきましょうか。質問にも回答にも詭弁はあります。「なぜ右巻きだけなのか分かりません」だけなら詭弁とも言えませんが詭弁が含まれています。質問行為は尋ねる事ですが、質問の前提は決められている事だから、その点は回答と立場は同じです。ましてやある程度、答えをお持ちの質問者さんの場合は回答者と立場は変わりません。
私は詭弁や言葉遊びをするつもりはまったくありません。言葉遊びの否定は言葉遊びに加わらないとできないように思います。

左右対称の原理に従って、生物学的必然性や偶然性の提示を求められても無理だと思います。偶然という結論を導く為のトートロジー的設定のような気もします。最初から結論は偶然という他ない設定ではありませんかね。
ヒトに右手と左手があるのはなぜですかという中の左右は事実としてある左右なのです。なぜみんな肝臓は右にあるのですかならばどうなるでしょうかね。逆に、左に肝臓がくるのは対等な対称移動になりえませんよね。必然性があると推測できます。そもそも肝臓にしてみれば右も左もないのです。ここでの左右はヒトを正中線で分けた時に生まれる左右です。絶対に生じる左右です。
たとえば「なぜ右巻きだけ」という部分ですが。
あるべき、ないし、あってもいいはずの左巻きがないのはなぜだという含意があれば、その前提の中で議論を進めさせるような詭弁になってしまいます。数学ではないので、設定に、数学的左右対称の必然性は、組み込めないと思います。
右も左もなくていいのではありませんか、というのが解決の方向だったらどうします。それこそそういう発想の転換が科学の醍醐味ではありませんかね。そういうのがなければ、私にとっての科学は、用語と式を覚えた記憶装置が演算処理するだけのつまらない機械的作業になってしまいます。いつも公理が批判の対象にさらされ続けているのが科学であり、そこが数学と異なる面白さだと思います。公理を批判するも何も、DNAの２次構造に関して、右巻きあれば対等に左巻きもあるという図式が成り立つ事を証明しないといけません。

幾何学者的視点から右巻きという観察まではいいと思いますが、それから右巻き左巻きを対にした幾何学的な議論を始めるのは、幾何学的詭弁だと思いませんか。
アミノ酸の光学異性体ならば幾何学的詭弁とはいいません。そもそも有機化学の異性体の概念は幾何学的な観念で構成されているからです。DNAの右巻き左巻きはその異性体を元にできた作品の形に過ぎません。共通した形なのです。その形のある側面に右巻きを観察することはできても、DNAという存在としては幾何学的対称性がないのです。そう思いませんか。ちょっと他のいい例が思い浮かばなくて申し訳ないのですが、つないでいけば右巻きにしかならないパーツをつないでいって右巻きになるのは必然でしょう。
ここでなぜ右巻きだけなのかと言い始めるのが詭弁になるかどうか、それを検証するための必要な課題を私なりに考えて、先ほど【１】【２】【３】と挙げてみたのです。数学で言えば、ある大きな問題を証明する為に小さな証明問題の解決が必要になって、その方が有益で安全な結論を得られるというのがあるじゃないですか。

そのご本を読んでいないので、文脈などまったく分かりませんが、だから右巻きしかないとか、右巻きしかないのがその証左であるとか、いうのはたぶん関係ない物事を結びつていると思います。類推の誤謬とか言うのですかね。ご本の法則が間違っていると言いたいのではなくて、右巻きはそれとは違うだろうという事です。読んでいない人の意見ですけどね。
数学の規則性や物理の理論をすべてに適用するのは詭弁なのです。適用すればいろんな対象に便利に使えるというのが数学や物理です。あくまでそういうものです。何かを予測したり、何かを実現したりする時の計算式になります。計算式が先にあって、自然がそれに合わせて動くのではありませんよね。誤差があれば計算式側の問題なわけです。まったく無関係な法則から得られた計算式を応用する事自体は可能です。しかしある法則の計算式を応用できたまったく掛け離れた分野の対象に対して、元の法則に関する世界観まで適応されるものではないのです。そもそも、その計算式は、元の法則に関する世界にとっても、その数学自体はあくまで無機的な数学である訳ですから、なおの事です。数学の汎用性は世界観まで媒介するものではないのです。

＞「この疑問は、必然と偶然、世の中の何が必然的結果であって、何が偶然の産物なのかを理解するカギにもなるような気がしています。」

「偶然・必然」は「なぜ右巻きだけか」とは独立した問題ですが、本題を解決する為の課題の一つという事ならば、最初の回答でも触れてあるように、（ほぼ）差がない状態（設定・原因）から、（右左のように区別が生まれる）差のある状態（結果）が導かれると人はそれを偶然と表現するのです。設定次第なのです。そしてこれは数学や理論物理学以外の科学では、必然的に結果が出た後でなされる議論です。議論に先立って、結果が出た状態から、何について、どこまで遡って考えるかを決めなければならないと思います。たとえば糖のD体が先にあるものと仮定した上で、右巻きという結果あるとすれば、糖のL体が自然界に作られない限り、右巻きは必然なのです。それについてご本でどのように触れられているのでしょう。話がボーンと飛躍しているんじゃないでしょうか。だから右巻きのみだについての説明自体が、混沌の中から偶然的に生まれているのではありませんかね。糖がD体だけしかないと書いたのでは読者受けが悪いというのもありますね。しかしこのテーマを熱力学にするのは適応の間違いだと思いますね。原子までバラバラすればまだ分かりますが、その原子が生体分子を構成してしまえば、生命である以上、DNAで以上、決まった形を取るのは確率的ではなく同義反復的な必然なのです。
DNA。DNAは二重螺旋です。DNAの二重螺旋は右巻きです。DNAの二重螺旋は右巻きだけです。ここら辺からほとんど言葉遊び幾何学遊びになってきていると思うのですが。DNAの二重螺旋が右巻きだけなのは熱力学の○○に従っている。となるとさらに熱力学遊びが加えられているのではないでしょうか。

★あまり詭弁の語感に拘泥なさらずに公正な、つまり質問者さんにも回答者にも一般性のある質問の解決がお望みであれば、私の【１】【２】【３】についてご検討されてみて下さい。小さな証明問題を解かずに議論を進めるのは遊びになってしまうと思うのですよ。

今年周期もよろしくお願いします。

thegenus · Answer

お礼ありがとうございます。棟梁の方は集合論の専門家ですか。

あまりDNAの二次構造の右巻き左巻きは議論になっていませんよね。だいたい話題と投稿は以下リンクの内容に納まっているように思います。
「６．生命の誕生と粘土」（橋爪秀夫さん。物質・材料研究機構）
http://wwwsoc.nii.ac.jp/cssj2/seminar1/section06/text.html

【１】右巻きDNAの誕生と、D体の糖の誕生は、どちらが先なのでしょうか。
【２】糖の光学異性体ではなく、DNAの２次構造をテーマに偶然・必然を議論するのは有意義でしょうか。
【３】自然に存在するDNAの右左はコインの裏表の関係にあるのでしょうか。

【１】については浅学の私にまとまった考えはなく誰かに教えてもらいたいと思っているところです。
前の回答は、L体の糖がなく、D体の糖ならば、DNAは、必然的に右巻きになるという意味です。

とくに【３】についてどう思われますか。
完成した唯一無二の芸術作品を、幾何学者がながめて、これには左巻きはないのか？と言い出しただけではありませんか。幾何学的に対称的な左右があるのであって、作品は一つ、右も左もないとおもうのですが。
★右が完成しなければ左が必然的完成しますか？必然的にそういうことになる時に右左を対にして【右左は偶然】というのではありませんかね。その対になっている場合、ちょっとした差が元、つまり偶然ということになります。右左は観念上の対です。

DNAは右巻きのみだと耳打ちされるまでは、DNAはDNAただ一つだけだったと思います。知った後も、ただ一つなのです。知って確率が上がるのは確率論（数学）の世界（観念上の整合性）なのです。

言葉遊び・数学遊び・論理遊びという観念上の整合性を保つ為の議論に過ぎないのではありませんかね。DNAとして成立したのが一種類あって、調べたらこういう構造で、さらにそれを右左という対称の観念で観察したら右だった、というだけなのではありませんか。右と左は観念上の存在であり、そう見てしまっている、ある生物的存在には対称になる対はないと思います。左巻きDNAを合成しても、それは、幾何学的以外に、対称的な存在ではないのです。自然にフィボナッチ数列や黄金率をあてはめるのがあるじゃないですか、それと似た幾何学的詭弁だと思いますね。

noname#171582 · Answer

くだらない質問が多い中、この質問は
面白い質問だと思います。

と言うか、私は、DNAが右巻きと言うのを初めて知った。
そうなると、その理由や原因は？となるのだが
答えるのは難しい。

専門家でも答えられないのではないか？

右巻きか左巻きかは確立1/2なのだがさりとて偶然とは
思われない。（ただ、未解決で答えられないと言うだけで。）

guragura77 · Answer

質問への回答ではありませんが、右巻き螺旋を別の向きから見れば左巻きになるというのは間違いです。
添付図は上段の DNA を 180 度回転させたものを下段に載せてありますが、どちらも右巻きです。
言わずもがなとは思いますが念の為。

noname#171582 · Answer

上から見て右巻きのDNAもしたから見ると左巻きのDNAになるのは
確かですよ。

なので、図表示する時、習慣に従って右巻きDNAを
表示しているのではなかろうかね。

我々人間は右利きが圧倒的に多いのでね。

DNAが右巻き螺旋だけ！ なぜですか？

右巻きらせんになるのはＤＮＡの構成要素である核酸一つ一つが同一の光学異性体であるためです。

決定的な考察はできませんが、複合粒子の結合の問題というのは、結局のところ素粒子のスピンとかポテンシャルによる束縛状態とかに由来するのではないですか。

L体のt-RNAはD体のアミノ酸と結合しやすいという報告もあるようです。

＞そのとき偶々右巻き螺旋だったDNAが延々と何十億年もコピーされているということの証左なのでしょうか

1.偶然と言うならその理由、説明をして人間社会に

お礼ありがとうございます。

お礼ありがとうございます。

くだらない質問が多い中、この質問は

質問への回答ではありませんが、右巻き螺旋を別の向きから見れば左巻きになるというのは間違いです。

上から見て右巻きのDNAもしたから見ると左巻きのDNAになるのは

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