太空电离辐射在橄榄石表面引发肽和有机磷化合物的形成

在太空严酷环境中构建生命的片段

当我们设想生命的起源时，通常会向下看早期地球的海洋和热泉，而不是向上看太空。然而，陨石和小行星样本显示，太空充满了生命的基本成分，从氨基酸到简单糖。这项研究提出了一个大胆的问题：是否有些更高级的生命分子实际上可以在太空中由矿物尘埃和持续的宇宙辐射“滴灌”下合成？在中国空间站上进行的实验给出的答案是肯定的。

太空尘埃作为隐秘的作坊

研究者将注意力集中在透辉石（forsterite）上，这是一种常见的铁镁硅酸盐，是橄榄石的一种形式，存在于陨石、火星和月球尘埃以及星际颗粒中。他们用含有简单有机构件的溶液涂覆了微小的矿物颗粒：几种氨基酸（蛋白质的亚基）和核苷（RNA 与 DNA 的亚基）。在冷冻干燥去除水分后，他们将这些矿物—有机混合物固定到安装在中国空间站外部的暴露装置上，在那里它们在数月内遭受与太空背景相似的低剂量电离辐射轰击。

从简单分子到小链

样品返回地球后，团队使用高精度化学分析来观察发生了哪些变化。他们发现，透辉石与长期低剂量太空辐射的组合能够将氨基酸连接成二肽——由两个氨基酸通过与蛋白质相同类型的键连接而成的小链。这些产物在没有辐射的情况下没有出现；当缺少矿物或仅在地面进行短时高剂量照射的对照实验中，它们的产量明显更低。透辉石不仅帮助保护易碎的有机物免遭破坏；它还起到类似催化剂的作用，增强了二肽的产量和种类，当存在富磷添加剂时，某些产率甚至提高了四十倍以上。

为生命的能量载体充能

生命不仅依赖氨基酸链，还依赖携带能量并存储遗传信息的分子。为了探究这一面，科学家向矿物涂层样品中加入了三甲基磷酸钠（一种活性磷化合物）和核苷。在太空辐射下，这种组合生成了核苷酸——即带有磷酸基的核苷，类似于 RNA 的构件和像 ATP 这样的关键能量分子。其中一种产物（一种腺苷单磷酸，AMP 的形式）尤其丰富，并显示出对现代生物中偏好的相同连接位点的强烈选择性。这些核苷酸即便在没有矿物的情况下也能形成，但透辉石显著增加了它们的产量并帮助它们在数月辐射暴露中存活下来。

把能量化学与小肽连接起来

在活细胞中，特殊酶通过将氨基酸暂时与 ATP 连接形成能量较高的中间体来活化氨基酸，然后组装蛋白。值得注意的是，暴露于太空的矿物样品在没有任何酶或液态水的情况下形成了这些中间体的化学近缘物。研究检测到了氨基酸—核苷混合物，其结构与生物用来将遗传信息与肽生成连接起来的结构相似。地面实验和机理测试表明，矿物中的镁离子、其微碱性的表面以及带电基团之间的静电吸引共同发挥作用，而辐射则提供了重新排列键所需的能量，而不仅仅是将分子粉碎。

寻找生命起源的新地点

这些发现表明，在富含类似橄榄石矿物的区域中，在某种程度上受护于极端辐射但仍暴露于持续的低剂量通量，可能成为前生化学的天然微型工厂。与其说太空只是把简单分子运送到年轻行星上，不如说它也可能在这些分子着陆之前就部分组装出更高级的组分——短肽、核苷酸以及氨基酸—核苷混合物。对于非专业读者，关键的信息是：生命的化学并不需要温和的实验室条件；普通的太空尘埃、微量的磷矿物和微弱但持续的宇宙辐射可能共同推动简单成分在通往生物学的路径上前进出人意料的一大步。

引用: Ding, R., Qiu, S., Guo, X. et al. Space ionizing radiation triggers the formation of peptides and organophosphates on olivine surfaces. Nat Commun 17, 3210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69575-x

关键词: 前生化学, 空间辐射, 橄榄石矿物, 肽形成, 生命起源