銀河系中心是甜味的？天文學家在星際介質中首次發現糖

在距離地球約 2.7 萬光年的銀河系中心，恒星與恒星之間彌漫著氣體與塵埃。在這片被稱為星際介質的遙遠區域內，天文學家卻探測到了一種離我們生活很近的分子：赤蘚酮糖。它是覆盆子、獼猴桃等水果里常見的糖類，也是美黑產品的配方成分之一。

這是科學家首次在星際介質中直接發現真正意義上的糖分子，相關研究于 7 月 13 日發表在《自然-天文學》（Nature Astronomy），由西班牙天體生物學中心（CAB）研究員伊薩斯昆·希門尼斯-塞拉（Izaskun Jiménez-Serra）領銜的國際團隊完成。

赤蘚酮糖的分子骨架由 4 個碳原子和 4 個氧原子構成。相比家用蔗糖，它算一種結構簡潔的小分子糖，但在浩瀚銀河系的星際介質中，它已經是目前人們能探測到的最大非環狀分子、也是首個確認含有 4 個氧原子的星際分子。

（來源：Nature Astronomy）

在宇宙里找糖要追溯到 2000 年，當時，天文學家在人馬座分子云中找到了乙醇醛（glycolaldehyde）。這種含兩個碳原子的分子有時被稱作“最簡單的糖”，但在嚴格意義上，真正的糖分子至少需要三個碳原子作為骨架。

后來，天文學家反復掃描各種恒星形成區，試圖找到更復雜的糖，卻屢次空手而歸。

原因在于技術手段受限。每種分子都有獨一無二的光譜特征，要在星空中識別一種分子，就必須先在實驗室里精確測量它的旋轉光譜，再與觀測數據進行比對。糖分子的識別要求極為嚴苛：它們受熱就分解，遇潮易變質，傳統熱汽化方法無法穩定獲取光譜。

直到 2022 年，西班牙巴斯克大學（University of the Basque Country）的研究團隊借助超快激光汽化技術，成功在氣相狀態下測得了赤蘚酮糖的轉動光譜。他們隨后把數據分享給了伊薩斯昆。

但伊薩斯昆起初并不抱多大期望。此前團隊已經在一片富含化學物質的 G+0.693-0.027 云團中做過多次搜索，始終沒有找到想要的糖分子。

借助最新光譜，團隊進行了又一次嘗試，他們用西班牙耶韋斯（Yebes）40 米射電望遠鏡和毫米波射電天文學研究所（IRAM）30 米望遠鏡，進行寬帶高靈敏光譜巡查，識別出 12 組與預測光譜吻合的譜線，確認了赤蘚酮糖的存在。

但讓研究者意外的是，同一云團區域，赤蘚酮糖的豐度是三碳糖的 8~17 倍。天文學家此前認為，在同一分子家族里，通常每多一個碳原子，豐度就下降一個數量級左右，醇類、硫醇、醛類、異氰酸酯類都遵循這個規律。這一結果直接打破了“分子越大越稀少”的一般規律。

研究團隊通過量子化學計算和動力學模擬給出了一種可能性：星際空間的赤蘚酮糖并不是碳原子逐個積累起來的，而是由兩個更小的分子片段在星際塵埃冰粒表面上直接拼合而成，繞過了逐步生長合成的路徑。

這一解釋的依據在于，能組成赤蘚酮糖的兩種分子，乙醇醛和乙二醇的活化自由基在同一云團中豐度較高。團隊構建的天體化學模擬進一步確認，在銀河系中心分子云通常經歷的高宇宙線電離環境下，這條形成路徑的效率與觀測到的豐度基本相符。

科學家執著于在宇宙空間里找糖，是為了回答有關生命起源的關鍵問題。

糖是脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的骨架成分，沒有糖就沒有承載遺傳信息的分子。

在原始地球條件下用實驗室手段合成糖，產量太低，不足以解釋生命起源所需的原料儲備。這也讓許多科學家認為，地球生命出現所需的糖可能來自地外。

支持這一假說的證據近年來不斷出現。2019 年，日本團隊在多顆富含碳的原始隕石中檢出了核糖及其他糖類。2025 年底，NASA 的“奧西里斯-雷克斯”任務（OSIRIS-REx）帶回一些小行星貝努（Bennu）上的巖石樣品，其中也發現了糖類分子。這些證據表明，糖已經存在于小行星和隕石的母體中。

圖 | 在小行星貝努樣本中發現了核糖和葡萄糖（來源：NASA）

但這次，科學家更進一步確認，在恒星和行星尚未誕生之前，糖分子已經存在于孕育它們的分子云里。

研究團隊據此估算，在約 39 億至 41 億年前的后期重轟擊（Late Heavy Bombardment）階段，地球等內太陽系行星遭遇異常密集的小天體撞擊時，可能有 5 億到 500 億千克的赤蘚酮糖被輸送至地球表面。不過，后期重轟擊目前是一個未被確認的假說，其真實性和規模依然存疑。

赤蘚酮糖并非現代生物的核心遺傳物質成分，但它在液態水環境下可迅速異構化為蘇糖（threose）。蘇糖是蘇糖核酸（TNA）的骨架成分，TNA 是比 RNA 更簡單的核酸類似物，被學界視為“前 RNA 世界”（RNA 出現之前可能存在更簡單的遺傳聚合物）的候選分子之一。

在取得令人欣喜的進展后，團隊下一步將繼續探索，星際空間中是否存在更大的糖分子。其中，作為 RNA 和 DNA 的直接組成部分，含五個碳原子的核糖是重點候選。

綠岸天文臺（Green Bank Observatory）的天體物理學家安東尼·雷米揚（Anthony Remijan）評價稱：“如果能真正探測到一個 RNA 或 DNA 的實際構建單元，才是下一個真正的大發現。”

參考內容：

https://www.nature.com/articles/s41550-026-02905-7

https://www.nature.com/articles/d41586-026-02173-5

運營/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成