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Astrobiology

宇宙究竟有多容易制造生命的原料?

区分星际分子云的遥远观测、贝努返回样品的直接检测与阿罗科斯环境的实验室模拟:找到生命原料,仍不等于发现生命。

CAUSIFOLD · 2026-10-14

并列呈现星际分子云的射电观测、贝努返回样品和低温实验室模拟的概念图。
编辑概念图。三个场景代表相互独立的研究证据,并非同一样品依次经过的步骤。

生命要开始,首先得有原料:糖、氨基酸、核酸碱基等今天的生命会使用的有机分子。那么,这些分子最早从哪里来?

答案未必只在早期地球上。长期以来,研究人员已在陨石和小行星样品中发现与生命有关的有机分子,也在实验室用辐射照射极冷的冰,观察到更复杂的有机物形成。2026年,相关证据进一步扩展到了恒星之间的气体和尘埃——星际介质。

西班牙天体生物学中心的伊萨斯昆·希门尼斯-塞拉(Izaskun Jiménez-Serra)领导的团队,在银河系中心附近的分子云 G+0.693−0.027 中检测到了赤藓酮糖(erythrulose)。这是一种含四个碳原子的糖。据论文介绍,这是首次在星际介质中观测到糖。1

单看这项发现,似乎只是宇宙分子名录又增加了一个条目。但把它与近年的其他研究放在一起,图景就不同了:天文学家用望远镜从星际分子云识别出糖;科学家直接检测了从小行星贝努带回的样品中的糖;另一个团队在模拟柯伊伯带天体阿罗科斯部分条件的实验中,发现受到辐射的极低温甲醇冰能够产生多种糖和糖衍生物。

这不是对同一结果的三次重复验证。地点、分子以及获得证据的方式都不一样。逐渐清晰的是:即使没有生命,能够产生糖及复杂有机物的化学过程也不局限于某一种宇宙环境。

那么,生命起源的难题,难道只是“能否合成原料”吗?

利用射电频谱特征识别星际分子的三步骤示意图。
示意图。图中曲线与分子模型并非赤藓酮糖的实际观测谱线,也不是论文数据的复现。

首次在恒星之间确认的糖

G+0.693−0.027 是位于银河系中心区域的一个分子云。研究人员并未从那里取走物质,而是使用西班牙的 Yebes 40 米射电望远镜和 IRAM 30 米望远镜,观测分子留下的射电信号。

不同分子发射或吸收电波的特征频率各不相同。在多个频率上呈现出的信号组合,仿佛可以用来辨认分子的“指纹”。团队寻找赤藓酮糖预期会出现的一系列信号,并检查它们是否同时出现在观测数据中。

结果,研究人员确认了17条可归属于赤藓酮糖的转动跃迁信号。部分谱线与其他分子信号的重叠较少,强度也难以用随机噪声解释。1

赤藓酮糖并不是构成 RNA 骨架的核糖。这项发现的意义在于:糖类化学的产物不仅可能存在于行星或小行星中,也可以出现在更早的星际环境中。

不过,望远镜并没有直接看到赤藓酮糖究竟在哪里、通过怎样的过程形成。研究团队的计算提出了一条可能的路径:较简单的双碳有机分子在星际尘埃颗粒表面反应,最终形成赤藓酮糖。望远镜提供的是分子存在的证据;形成途径则来自模型推演。2

贝努:把样品带回地球

星际分子云的证据来自遥远的射电信号,而贝努提供的证据直接得多。NASA 的 OSIRIS-REx 探测器从小行星表面采样,并于2023年将样品送回地球。与落到地面的普通陨石不同,这批样品从采集到回收的污染风险可以被追踪和控制。

日本东北大学的古川善博(Yoshihiro Furukawa)等人分析样品后,鉴定出四种五碳糖和两种六碳糖。其中包括构成 RNA 骨架的核糖,以及生命常用作能量来源的葡萄糖;检测到的糖里葡萄糖含量最高。3

这并不意味着贝努存在 RNA,更不能说明那里曾经有生命活动。核糖只是 RNA 的组成材料之一;仅有葡萄糖也不能证明曾发生代谢。研究直接确认的是样品中的糖,而不是运作中的生物过程。

这些糖如何形成,是另一个问题。它们的种类与分布,类似甲醛在水溶液中发生连续反应时的生成物。贝努母体上也有水曾长期作用的证据。研究人员综合这两条线索,提出糖可能在母体内部的含水环境中经类似反应形成。3

贝努中与生命有关的有机物并不只有糖。其他分析鉴定出多种氨基酸,以及 DNA 和 RNA 使用的五种标准核酸碱基。另有研究发现富含氮和氧的复杂聚合有机物。4

但这里也要划清界限。这些聚合物由有机结构相互连接构成,并不等于发现了 RNA、蛋白质等能够储存信息或执行特定生物功能的生物大分子。

贝努的确含有生命会使用的多种原料。然而,原料存在与原料构成一个可运作的生命系统,完全是两回事。

在实验室测试类似阿罗科斯的环境

第三类证据又不一样。2019年,“新视野号”探测器近距离飞掠柯伊伯带天体阿罗科斯(Arrokoth)。这颗天体非常寒冷,表面偏红;反射光谱分析也显示了富含甲醇的冰的特征。

但至今没有阿罗科斯表面样品被带回地球。因此,这项实验并不是对阿罗科斯实地样品的直接测量。

夏威夷大学的研究人员在实验室重现了部分与阿罗科斯类似的条件:将甲醇冰冷却至40 K,约零下233摄氏度,再用5 keV电子束照射,以模拟高能粒子向外太阳系冰层注入能量的情形。随后把受照射的冰加热至室温,分析残留物,检测出了包括核糖和葡萄糖在内的多种糖及糖衍生物。5

受到照射的冰,其反光特征也变得更接近阿罗科斯鲜红的表面。但这并不能证明阿罗科斯表面真的存在相同的糖。实验说明的是:在测试过的条件下,辐射能量作用于富含甲醇的极低温冰时,可能触发通往糖类的化学反应。5

对比贝努返回样品的直接分析与另行进行的低温实验室模拟。
两种不同的证据路径。模拟实验再现的是部分类似阿罗科斯的条件,并未使用贝努返回样品或证实相同的形成机制。

三项研究并非观察同一件事

如果把这些发现简单串成一条连续的生产线,反而容易出错。分子云的研究读取遥远的射电信号;贝努的研究直接分析返回样品;阿罗科斯相关研究则在实验室模拟特定环境。各自确认的分子不同,提出的生成路径也不相同。

而且,来自地外样品的糖并非2026年才首次被报告。早在2019年,研究人员已在原始陨石中发现核糖等糖类。没有生命参与的宇宙有机化学,科学家也研究了数十年。6

因此,2026年赤藓酮糖研究的创新,并不是首次证明“宇宙里也会产生有机物”,而是首次在星际介质中识别出糖的信号,把具有糖类化学观测证据的环境范围进一步拓宽。

三项研究支持的共同结论其实更有限:没有生命的情况下,与糖和复杂有机物有关的化学过程可以出现在多种宇宙环境中。它们并未证明三种环境走的是同一条反应路径,也未证明产物完全相同。

有原料,不代表有生命

到这里,问题的方向发生了变化。贝努样品分别提供了糖、氨基酸、核酸碱基与复杂聚合有机物的证据。生命可能使用的原料清单变长了,但仅靠清单还无法解释生命如何开始。

这些研究都没有直接回答生命是怎样诞生的。把它们放在一起,更容易看到分子存在与形成能够维持自身、进行复制的化学系统之间,还缺少多个解释环节。8

障碍是多层次的。分子需要聚集到足以相互反应的浓度,也需要某些反应能不断重复的条件。许多分子还存在如左右手般互为镜像、却无法重合的两种形式。地球生命倾向于使用特定的形式,但这种选择如何产生,仍未解决。在这次贝努糖类研究中,由于样品量和浓度不足,研究者无法测量哪一种镜像形式更多。7

2026年诺贝尔化学奖授予了研究不对称有机合成非线性效应的亨利·B·卡冈(Henri B. Kagan),以及发现不对称自催化反应的硤合宪三(Kensō Soai)。后者的反应中,生成物能放大自身的分子不对称性。9 这些研究表明,最初很小的镜像形式比例差异也可以在化学反应中被显著放大。但它们没有证明早期地球真的通过这种过程确立了生命分子的手性,也没有证明贝努的糖呈现某一形式占优的实测结果。

更进一步,小分子不能只是混合在一起;我们还要解释它们如何连接成特定结构,形成能够互相促进反应的体系。信息储存与复制功能究竟在哪个阶段出现?RNA 在其中扮演了什么角色?这些问题仍然开放。

因此,不能断言生命起源的“最难关”已经从原料合成完全转移到别的环节。浓缩、选择、聚合、自我维持与复制,哪个最难,仅靠目前这些研究还无法判断。

寻找原料并不是终点

综合这些独立研究,一个结论更清楚了:生命起源的问题并不会随着“有没有原料”得到回答而结束。

核糖早已在陨石中被发现;污染控制严格的贝努返回样品中检测出了核糖、葡萄糖等糖类;对极冷甲醇冰施加辐射的实验也生成了多种糖;2026年,糖又首次在星际介质中被观测到。

这些发现并不能解释生命的起源。它们说明,即使没有生命,在我们已经研究过的条件和地点中,生命相关有机分子也可能以不止一种方式存在或形成。

更难的问题随之留下:形成的原料中,为什么有一部分聚到一起、偏向某些反应、彼此连接,并最终组成可以维持自身、进行复制的化学体系?

目前的研究尚未回答。它们只是更鲜明地揭示了:从生命原料的存在到生命真正开始,中间还有许多环节需要解释。

注释

1. 星际赤藓酮糖检测的依据。在 G+0.693−0.027 宽频射电观测中,研究人员识别出12组特征信号,共计17条转动跃迁。部分受其他分子干扰较少的谱线,其综合检出显著性超过9σ。赤藓酮糖是四碳手性酮糖,不是核糖。2026年8月的作者更正将图1纵轴单位从K改为mK,但不改变研究结论。来源:Jiménez-Serra等,Nature Astronomy(2026);作者更正。

2. 直接检测和生成机制是两类证据。射电望远镜显示分子存在的信号;双碳醛、醇类在星际尘埃表面发生反应的路径,来自量子化学计算与天体化学模型,并非对生成过程的直接观察。来源:Jiménez-Serra等(2026)。

3. 贝努的糖与可能的形成路径。确认的五碳糖包括核糖、来苏糖、木糖、阿拉伯糖;六碳糖包括葡萄糖、半乳糖。分布与甲醛水溶液反应的产物相似,结合母体长期受水改造的证据,研究者提出了可能的水相形成机制,但没有直接观察反应。样品量不足以测量糖的稳定同位素比与对映体比例。来源:Furukawa等,Nature Geoscience(2026)。

4. 贝努的其他有机物。2025年研究报告33种氨基酸,其中14种是地球生命合成蛋白质使用的氨基酸,并检测到腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶与尿嘧啶五种标准核酸碱基。另有研究报告富氮富氧的聚合有机物,不能等同于发现RNA或蛋白质。来源:Glavin等(2025);Sandford等(2025)。

5. 阿罗科斯是实验模拟而非现场采样。实验在40 K的甲醇冰上使用5 keV电子束,模拟外太阳系冰层受到高能粒子作用的一部分过程。加热后的残留物中发现包括葡萄糖、核糖在内的糖与衍生物,受照射冰的光学颜色也变红。这不代表已在阿罗科斯表面测量到这些糖。来源:Zhang等,PNAS(2024)。

6. 并非首次发现地外糖。2019年已在两种原始陨石中发现核糖等糖类。2026年的“首次”特指在星际介质中观测糖。来源:Furukawa等,PNAS(2019)。

7. 分子手性选择仍是独立难题。对映异构体是互为镜像、却不能重合的分子形式。地球生命通常使用氨基酸和糖的特定形式。贝努糖的样品浓度不足以确定对映体比例;其他贝努有机物研究中,可分析的非蛋白质手性氨基酸几乎呈等比例混合。来源:Furukawa等(2026);Glavin等(2025)。

8. “问题重心的转移”是CAUSIFOLD的编辑性综合,而非论文直接结论。这些独立证据不能判断浓缩、选择、形成聚合物、自我维持和自我复制究竟哪一步是生命起源最大的障碍。来源:星际观测、贝努样品、阿罗科斯模拟。

9. 2026年诺贝尔化学奖的研究范围。卡冈的不对称合成非线性效应与硤合宪三的不对称自催化是两项应当区分的贡献;获奖并不意味着证实了早期地球生命起源时的具体反应途径。来源:诺贝尔奖官方公告;美国化学会公告(2026年10月7日)。