从浩瀚宇宙到生命诞生,一个问题始终让人着迷:构成我们生命的基本物质究竟来自哪里?国际科研团队日前宣布,首次在银河系星际介质中发现了一种四碳糖——赤藓酮糖(Erythrulose),这一令人激动的“甜蜜”发现,对于研究地球生命最初物质起源具有极为重要的意义。

La lumière diffuse de la galaxie d'Andromède provient des centaines de milliards d'étoiles qui la composent.
La lumière diffuse de la galaxie d'Andromède provient des centaines de milliards d'étoiles qui la composent. © NASA/Robert Gendler

相关的研究成果发表在周一《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊上。

糖不仅仅意味着甜味。在生命体系中,它是重要的基础成分,不同种类的糖为细胞提供能量,甚至也是构成DNA的重要成分。因此,科学家一直希望弄清楚,这些糖类究竟是如何形成的,以及它们是否早已存在于宇宙之中。

此次发现来自于银河系中心附近一个富含有机分子的分子云G+0.693−0.027。所谓分子云,也就是散布在恒星之间、由稀薄气体和尘埃组成的云团。为在茫茫宇宙中锁定这种微小的糖类分子,科学家们利用了两台功能极为强大的观测设备:西班牙四十米口径的耶韦斯射电望远镜和三十米口径的IRAM望远镜。借助于这些先进的仪器,研究人员将观测分子云获得的射电光谱与实验室测得的分子光谱进行比对,最终确认了气态赤藓酮糖的存在。这也是迄今在星际空间发现的最新一种糖类。

此前,科学家已经在银河系中发现了许多复杂有机分子,包括生命遗传物质及细胞重要的组成成分。大约25年前,科学家曾在银河系中心附近发现了一种与“食糖”为近亲的糖类分子。而NASA美国航天局的“奥西里斯—雷克斯”任务从小行星贝努采回的样品中,也检测到了包括DNA组成成分之一在内的多种糖类。这些发现不断丰富着人们对宇宙化学演化的认识。

此次发现的赤藓酮糖是一种四碳酮糖,在自然界也存在于覆盆子和一些美黑产品(self-tanners)中,它本身虽然不是生命活动所必需的糖,但它能够较容易地转化为另一种被认为可能在生命早期化学演化中发挥重要作用的糖。此外,它也是迄今在星际空间发现的结构最复杂的糖类之一。

美国亚利桑那大学天体物理学家埃丽卡·哈姆登(Erika Hamden)表示,这一发现意义重大,她并没有参与这项研究,她说,“这是一个非常典型例子,展示了那些漂浮在银河系中的复杂化学物质。”

科学家开展这类研究,一个重要目标就是希望弄清楚生命是如何开始的,生命所需的物质究竟是来自于彗星或小行星撞击地球带来的,还是在太阳系诞生之前,就已经存在于孕育太阳系的星际分子云中?

这项新的发现为后一种可能性设想提供了更多的证据,即生命所需的一些基本化学原料,可能早已广泛存在于星际空间,并随着恒星和行星的形成进入新的星系环境。

除了确认赤藓酮糖的存在,研究人员还结合量子化学模型分析了它可能的形成机制。由于在这一长期观测中,没有发现任何三碳糖,他们认为,这种四碳糖可能是在星际尘埃颗粒表面,由较简单的双碳分子经过一系列化学反应生成,而并非依赖三碳糖作为中间产物。

研究人员希望,未来继续寻找更多存在于星际空间中的糖类分子,并进一步了解它们之间如何相互转化。研究论文作者、西班牙天体生物学中心(Center for Astrobiology)的天体物理学家伊萨斯昆·希门尼斯-塞拉(Izaskun Jiménez-Serra)表示,如果能够在一个分子云中发现这些重要的生命相关物质,那么银河系其他遥远的区域也很可能存在类似的化学分子。她说:“生命起源所需的关键成分可能广泛存在于银河系的其他区域,这也意味着宇宙中其他地方也有可能孕育生命。” 

这一最新发现,不仅让银河恒星之间的空间多了一丝“甜味”,也让人类距离揭开生命起源之谜又近了一步。