陨石中的糖如何帮助自身在早期地球存活

引言：生命起源的未解之谜

宇宙中是否存在其他生命，还是地球独一无二？这是人类尚未解答的重大问题之一。探索这一谜题的关键途径之一，是研究生命如何在地球上诞生。我们的研究聚焦于一个关键环节：分子混合物如何从纯粹的化学过程转变为生物学过程。最新发表于《科学报告》的研究揭示了一种可能机制——来自外太空的脆弱糖分子，如何帮助自身在地球上存活下来，并最终成为生命最重要分子之一的骨架。

核糖与硼的相互依存关系

核糖的脆弱性与硼的保护

科学家认为，生命起源于水、矿物质和含碳分子的复杂混合物——即所谓的“原始汤”。这些混合物可能存在于海洋、湖泊或温泉中，受温度变化、水流、矿物表面和蒸发作用的影响，逐渐形成越来越复杂的化学体系。实验室研究中，RNA（核糖核酸）被认为在生命起源和早期演化中扮演关键角色，因为它既能存储遗传信息又能催化化学反应。然而，RNA的形成并不容易：其分子骨架中含有一种名为核糖的脆弱糖类。当加热时，核糖会分解成棕色黏稠物，就像蔗糖变成焦糖一样。

硼元素可以保护核糖分子。硼酸盐（含硼、氧和氢的分子）能与核糖结合，防止其分解。但此前实验室研究多使用纯化后的简单成分，而自然界中的情况要复杂得多。

核糖促进硼溶解的新发现

我们的研究团队利用真实矿物（包括来自印度Puga温泉的硼酸盐盐壳）进行实验，发现核糖本身可能有助于解释早期地球环境中为何能存在高浓度溶解态硼。实验表明，核糖能促进硼酸盐矿物溶解，并抑制固体颗粒的形成。这意味着更多硼能保持溶解状态，从而参与化学反应。

这一发现揭示了一种双向关系：硼酸盐保护核糖不被分解，而核糖则帮助硼酸盐保持溶解状态。这种互惠机制为两者在原始水体中的共存提供了可能。

早期地球的环境背景

陨石带来的有机物

约40亿年前，生命被认为首次形成时，地球与今天截然不同。大气中氧气极少，火山活动频繁，形成稀疏的火山景观和富含铁的绿色海洋。来自年轻太阳系的陨石密集轰击地表，带来了水和碳化合物等分子。据估计，在早期轰击期间，每年约有100万吨碳抵达地球。

1969年坠落在澳大利亚维多利亚州的默奇森陨石，为我们提供了线索。当地收集者报告说，陨石碎片中散发出强烈的煤油味，这是含碳化合物的特征。科学家后来在陨石中鉴定出核糖及其他糖类。在没有微生物的情况下，只要供应速度超过化学分解速度，含碳分子就能积累。例如，浅湖和池塘中的蒸发作用可将来自太空的有机物浓缩成富含化学物质的“汤”。

温泉中的硼来源

我们研究的现代环境之一是印度喜马拉雅山脉高处的Puga温泉。那里的水中硼含量极高，硼酸盐盐壳在脚下嘎吱作响，如同踩雪。即便如此，这些水中的硼浓度仅为某些实验室实验所用浓度的百分之几。这是因为含硼矿物通常难溶于水，容易沉淀形成晶体，从而降低水中硼和其他元素的含量。

研究意义与展望

我们的研究表明，核糖等有机分子可能通过影响矿物溶解，改变了早期地球表面的矿物类型。原本会形成矿物壳并被埋藏的硼，反而可能溶解在原始湖泊和其他水体中。核糖本身可能相对稀少，但其他分子（如乙二醇和甘油）也能结合硼酸盐。它们对天然矿物沉积的影响有待进一步测试，而糖类与其他矿物的已知相互作用暗示了更广泛的可能性。

地球岩石中更丰富的成分（如二氧化硅和钙）也与碳分子相互作用，这表明含碳的原始汤可能影响了其他矿物和岩石的形成方式。今天，生物通过生物矿化作用（如建造贝壳和珊瑚骨骼）塑造地质。我们提出，即使在生命出现之前，非生命的碳分子可能已经开始影响矿物形成。这些相互作用是否重塑了整个景观，仍是一个开放问题。但探索这些问题，可以帮助科学家检验他们对遥远过去那个异世界地球的假设，改进研究生命起源的实验，并更好地理解生命可能在哪里出现。

• 研究团队：Luke H. Steller 等
• 发表期刊：《科学报告》（Scientific Reports）
• DOI: 10.1038/s41598-026-70700-5

原标题：Sugar found in meteorites may have helped secure its own survival on early Earth。 来源：phys.org。

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