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2025年12月初,关于贝努样本中所含多种物质的研究报告以4篇论文形式发表。内容涉及“糖类”“色氨酸”“橡胶状物质”“前太阳粒子”,每项发现均有其独特重要性。本文作为前篇,将解说糖类与色氨酸相关的报告。橡胶状物质与前太阳粒子的内容请参考后篇文章。
小行星样本返回任务的意义:生命的基本构成要素有时被表述为“糖类”“氨基酸”“核苷酸碱基”。这些物质是构成生物体及承载遗传信息的核酸(DNA、RNA)不可或缺的有机分子。关于这些分子的起源众说纷纭,其中一个有力候选是富含有机分子的碳质小行星。
碳质小行星之所以被看好,是因为分析被认为是碳质小行星碎片的“碳质球粒陨石”时,能发现种类繁多且丰富的有机分子。但陨石在坠落地球时会受到地球物质及生物的变质影响。已知其变质速度相当快,因此陨石无法完整保留其在宇宙中的原始信息。
为避免地球来源污染并获取小行星本身的信息,直接采集小行星样本的返回任务必不可少。针对碳质小行星的样本返回任务包括日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)“隼鸟2号”对小行星“龙宫”的探测,以及美国国家航空航天局(NASA)“奥西里斯-REx”对小行星“贝努”的探测。本次系列研究基于贝努样本的分析结果。
论文1:确认源自宇宙的糖类发现。首先介绍的是东北大学古川善博领衔的国际研究团队的成果。古川团队分析了约0.6克贝努粉末样本,尝试寻找糖类。小行星样本中是否存在糖类,无论结果如何都是重要信息——因为糖类是生命能量来源及细胞构建不可或缺的物质。
此前研究虽在部分陨石中发现糖类,但无法排除地球来源污染的可能性。此外,龙宫样本总量较少,至今仍未发现糖类。基于这些背景,本次分析研究在从样本中提取糖类的过程中,为避免糖类生成或分解进行了谨慎的化学处理,并通过两种分析方法确定有机分子种类。
分析结果发现了6种糖类(核糖、来苏糖、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖)及2种糖醇(木糖醇、阿拉伯糖醇)。这些物质的分析信号强度高,可视为确凿发现。此外,尽管本次分析未能确认,但提示样本可能还含有另外2种糖类(甘露糖、阿洛糖)。
这是首次在已证实无地球来源污染的宇宙物质中发现糖类。该结果证明贝努含有生命基本构成要素中的糖类、氨基酸及核苷酸碱基全部三种物质。发现的糖类含量(摩尔比)约为氨基酸的百分之一。如此低的含量与龙宫样本因分析量少而未发现糖类的情况相符。
糖类的发现本身很重要,但部分糖类的发现具有更深远的意义。例如核糖是构成RNA(核糖核酸)的成分。RNA的构成要素中,核苷酸碱基和磷酸已被发现,本次核糖的发现意味着贝努岩石中包含构建RNA所需的全部组件。
另一方面,与RNA配对的DNA(脱氧核糖核酸)构成成分脱氧核糖未被发现。这意味着贝努样本中要么没有脱氧核糖,要么其含量远低于核糖。若碳质小行星含有的有机分子与本次贝努分析结果一致,且成为生命构成要素,那么最初形成的核酸应是RNA而非DNA。
在此情况下,地球诞生的最早期生命(或生命前体物质)很可能以RNA承载遗传信息的形式出现,这与“RNA世界”假说(地球生命起源于能自我复制的RNA)相符。另一种糖类葡萄糖(右旋糖)的发现也很有趣。葡萄糖是所有生命的能量来源,也是植物纤维素、动物几丁质等坚硬有机物的原料,是重要物质。
本次是首次确认宇宙中存在葡萄糖,这一结果表明生命所利用的关键分子可能在宇宙中广泛存在。论文2:首次在宇宙中发现色氨酸。接下来介绍...
尤其块状样本被认为是不同类型的岩石,预计经历的化学变化也不同。本次研究针对构成蛋白质的全部20种氨基酸(注1:不含硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸)、全部5种核苷酸碱基及复杂分子结构的有机物(注2:多环芳烃(PAH)及杂环芳香化合物(HAC))进行分析。
分析方法采用了改良自火星探测器“好奇号”用于分析火星样本的热分解技术。在分析发现的多种有机分子中,“色氨酸”的发现值得关注。构成蛋白质的氨基酸共20种,此前贝努样本分析已发现其中14种,本次分析则发现了第15种——色氨酸。
色氨酸从未在陨石分析中被发现过。此外,色氨酸具有相对复杂的结构,在无生命参与的自然状态下如何合成的方法尚不明确。因此,若在地球外发现色氨酸,曾被指可能成为生命存在的生物标志物。但本次研究在显然无生命的贝努上发现了色氨酸,这表明色氨酸的存在未必意味着该地点存在生命。这一发现将影响其他天体的生命探索。
参考文献:Yoshihiro Furukawa, et al. “Bio-essential sugars in samples from asteroid Bennu”.(Nature Geoscience);Angel Mojarro, et al. “Prebiotic organic compounds in samples of asteroid Bennu indicate heterogeneous aqueous alteration”.(Proceedings of the National Academy of Sciences);“小行星贝努的砂中存在构成生命的‘糖类’——检测到与氨基酸、核苷酸碱基并列的主要生命材料分子——”.(东北大学);Rachel Barry. “Sugars, ‘Gum,’ Stardust Found in NASA’s Asteroid Bennu Samples”.(NASA)。

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