北京
生命如何起源是最重要的科学问题之一。而要回答这个问题，首先要了解构成生命的重要分子——如糖、蛋白质等——是如何形成的。糖在提供能量、搭建重要的生物结构、形成遗传物质的组成部分等方面发挥着重要作用，没有糖就不会有生命。然而，糖是如何形成的呢？根据目前的研究，在早期地球的环境中，糖很难形成，数量也不足以支持生命的诞生。因此，科学家推测，启动地球生命的早期的糖可能来自地球之外。
目前，科学家已经在陨石和小行星样本中发现了核糖、葡萄糖和其他单糖。例如，科学家曾经在有数十亿年历史的陨石样品中发现了五碳糖，这表明陨石可以向早期地球输送这种糖和其他糖；科学家也在OSIRIS-REx任务从小行星贝努上采集到的样品中发现了多种糖。由此推测，地球上的某些糖类可能来自地外，甚至可能形成于陨石母体形成之前的星际介质中。
2000年，科学家在星际空间中发现了含有2个碳原子的分子——乙醇醛，它有时被认为是最简单的糖分子。但是，麻省理工学院天体化学家布雷特·麦圭尔（Brett McGuire）表示：“尽管乙醇醛的作用与糖相似，但它不是真正的糖——真正的糖必须至少由3个碳原子组成的骨架。”从那时起，科学家一直在星际空间中搜寻更大的糖分子，但却一无所获，始终未能在星际介质中直接检测到更复杂的糖类。
而在不久前，科学家实现了突破。2026年7月13日，西班牙国家研究委员会-国家航空航天研究所天体生物学中心的天体化学家伊萨斯昆·希门内斯-塞拉（Izaskun Jiménez-Serra）领导的一个研究小组在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上发表了一篇文章，宣布他们在银河系中心附近发现了一种由4个碳原子组成的、被称为赤藓酮糖（erythrulose）的糖类。这是科学家首次在星际空间中发现四碳糖。麦圭尔对此评价道：“这是一个令人难以置信的激动人心的结果。”
其实，赤藓酮糖是一种在我们身边常见的糖，在覆盆子、猕猴桃以及免晒美黑化妆品中就有这种物质的存在。
▲赤藓酮糖的分子结构，其中灰球是碳原子、红球是氧原子、白球是氢原子
希门内斯-塞拉等人发现赤藓酮糖的位置是一个位于银河系中心附近、编号为G+0.693-0.027的大型气体和尘埃云，那里距离地球约26745光年。此前，在天文学家的眼中，这样的分子云的身份更多是恒星“育婴室”，大量恒星和行星会在那里孕育，而这次他们发现那里还是一个“糖罐子”。
▲斯皮策空间望远镜拍摄的G+0.693-0.027
对于光学望远镜来说，这些充满气体和尘埃的分子云会将内部的秘密完全隐藏起来，但射电波的传播可以无视这些障碍，因此射电望远镜在此时可以大显身手。在这项研究中，希门内斯-塞拉等人使用西班牙的耶贝斯（Yebes）40米射电望远镜和IRAM 30米射电望远镜对这个“糖罐子”进行了超灵敏、宽频带频谱巡天，然后将数据中的信号与实验室测得的赤藓酮糖谱图进行比对，共发现了12组匹配结果，确认了这种糖的存在。
▲IRAM 30米射电望远镜
而且，他们还发现，在这个分子云中，赤藓酮糖的丰度至少是类似的三碳糖的8倍，而后者在同一位置并未被检测到。这一发现对传统理论提出了挑战，因为正常来说，分子中的碳应该是一个一个增加的，可是现在的结果却表明赤藓酮糖的形成似乎跳过了三碳这一步。他们使用量子化学和天体化学模型进行了进一步的研究，推测赤藓酮糖可能是由乙醇醛和乙二醇这两种物质合成的。这种推测有两个证据来支持：一是这两种合成原料各含有2个碳原子，合成之后是四碳糖；二是他们在分子云中也发现了这两种合成原料。
此外，酮糖在有液态水存在的环境中容易异构化为醛糖，那么这个星际“糖罐子”里丰富的赤藓酮糖就能为复制过程和新陈代谢提供大量化学原料，参与到更加复杂的化学反应中，希门内斯-塞拉就把这个分子云称作“巨大的化学工厂”。
当然，希门内斯-塞拉并不满足于发现赤藓酮糖，她和同事希望能够在未来的观测中找到更加复杂的糖类，并研究这些糖类与生命演化的关系。作为搭建生命的材料，赤藓酮糖出现在此前我们不曾想象过的地方，这也提醒我们，无论是生命复杂前体的形成，还是它们在星际间的扩散，抑或是生命的最终诞生，都还有很多未知的篇章等待我们去翻阅。
文章转载自"墨子沙龙"公众号
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