CI类碳质球粒陨石 Orgueil 中的非生物糖对映体

太空岩石与生命的甜味成分

几十年来，科学家在陨石中发现了氨基酸等生命的构件，但作为 RNA 和 DNA 骨架的糖类却一直罕见。该研究通过分析一小块 Orgueil 陨石（19 世纪坠落的样本，是原始小行星的良好类比）来破解这一谜团。研究表明，脆弱的糖类可以在太空中合成并经受住抵达地球的旅程，这一发现增强了陨石在为早期地球提供构成首批生命体系所需成分方面的作用这一观点。

来自太空的糖为何重要

像 RNA 和 DNA 这样的核酸负责存储和传递遗传信息，而蛋白质则承担生命大部分化学功能。两者都依赖小型有机构件：核酸需要糖和碱基，蛋白质需要氨基酸。长期以来的一个问题是，这些脆弱分子如何在环境苛刻、多变的年轻地球上形成并累积到足够数量。天文学与陨石研究表明，一部分负担可能以成品形式由太空输送来，携带在尘埃、彗星和陨石中。氨基酸和碱基已在多种此类材料中反复被发现，包括最近返回的龙宫和贝努小行星样本。然而，尽管实验室模拟表明星际冰化学应能容易地产生多种糖类，但在陨石中很少确认到糖的存在。

在一粒陨石中寻找糖

为寻找这些难觅的分子，作者开发了一种温和但高度灵敏的流程，能够在仅 178 毫克的 Orgueil 陨石样本中同时分析糖和氨基酸。他们先将碎片粉碎，并用冷甲醇和水结合超声振荡提取可溶有机化合物，避免过热。接着，将提取物通过离子交换柱，以去除金属离子并将中性糖与带电的氨基酸分离。每一组分都经过化学衍生以便更易分离与检测，然后用高效的二维气相色谱—质谱联用系统分析，该系统能区分分子的镜像异构体。

发现来自太空的镜像糖

研究组在 Orgueil 中检测到五种不同的五碳糖：四种醛糖——核糖、阿拉伯糖、木糖和柳糖——以及一种酮糖核酮糖。对其中三种（核糖、柳糖和核酮糖），两种镜像形式的含量几乎相等，呈近乎“外消旋”模式，这符合非生物学的起源。之所以重要，是因为地球生命对糖的手性有强烈偏好，因而均衡的混合态不支持简单的污染来源。相比之下，阿拉伯糖和木糖偏向生物所用的同一手性，暗示在陨石长期置于地球期间可能有一定的陆源输入，尽管作者指出某些非生物反应也可产生活泼的手性偏差。总体糖浓度约从 0.1 到几十亿分之一不等，但独立的回收测试显示陨石中富含粘土的基质强烈保留糖，因此实际含量很可能远高于测得值。

将糖与氨基酸进行比较

在完全相同的样品中，研究者还记录了 25 种氨基酸，其中包括在生物体中稀有或未知的几种。许多氨基酸呈近 50/50 的两种镜像形式，这同样支持非生物来源。其他一些则表现出与生物相同手性的小幅过剩，这与早期对 Orgueil 的研究大体一致。当研究组对不同糖类的回收效率低下进行修正后，发现某些五碳糖的实际丰度可能与陨石中同等大小的氨基酸相当。这挑战了人们普遍认为糖在富碳天体中远少于氨基酸的看法，并表明分析偏差——尤其是低提取效率——可能长期掩盖了陨石中大量糖的存在。

这对生命起源意味着什么

综合来看，这些结果表明像 Orgueil 这样的陨石可以携带多种与生命相关的糖类，包括对 RNA 至关重要的核糖。镜像形式近乎均衡的混合支持在太空中的非生物合成，而回收测试则暗示实际糖含量高于测量值。由于该方法适用于不到 200 毫克的材料，它与如隼鸟二号和 OSIRIS‑REx 等任务带回的珍贵小行星样本直接相关。对非专业读者来说，关键信息很简单：太空岩石不仅带来奇异的矿物和零星分子——它们可能连同氨基酸和其他有机物一起输送了令人惊讶的丰富糖类混合，为首批遗传聚合物乃至地球上生命的出现奠定了条件。

引用: Leyva, V., Robert, M., Pepino, R. et al. Abiotic sugar enantiomers in the CI carbonaceous chondrite Orgueil. Nat Commun 17, 2060 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68709-5

关键词: 陨石中的糖, 前生物化学, 生命起源, 碳质球粒陨石, 地外有机物