生命的化学反应可能始于寒冷黑暗的太空

该研究在奥胡斯大学的先进实验室及匈牙利的欧洲研究机构HUN-REN Atomki开展，由塞尔吉奥·约波洛和阿尔弗雷德·托马斯·霍普金森带领团队进行。

### 重现星际空间的极端条件
研究人员在特制实验舱内，模拟了距离地球数千光年的宇宙尘埃云环境。这些区域是宇宙中最冷、最空旷的地方之一：温度低至-260°C，气压极低，需不断清除游离气体粒子以维持超高真空。在这样的受控条件下，团队研究了粒子在辐射下的行为，与真实星际空间的情况高度一致。

### 从氨基酸到蛋白质前体
塞尔吉奥·约波洛表示：“早期实验已证实甘氨酸等简单氨基酸能在星际空间形成，但我们想知道更复杂的分子（如肽）是否会在尘埃颗粒表面自然形成，然后参与恒星和行星的形成。” 肽是氨基酸连接成的短链，多个肽结合可形成生命必需的蛋白质。确定这些蛋白质前体的起源地和形成方式，是理解生命起源的关键一步。

为验证这一过程，研究人员将甘氨酸放入实验舱，利用HUN-REN Atomki的离子加速器模拟宇宙射线，随后分析后续化学反应。阿尔弗雷德·托马斯·霍普金森说：“我们观察到甘氨酸分子相互反应，形成了肽和水。这表明星际空间中存在同样的过程，是尘埃颗粒上形成蛋白质的重要一步，而这些尘埃后来会构成岩石行星。”

### 恒星形成云是“化学工厂”
约波洛、霍普金森及其同事聚焦于恒星间的巨型尘埃云，因为这些区域是新太阳系的诞生地。几十年来，科学家认为这些环境中只能形成非常简单的分子。塞尔吉奥·约波洛解释：“过去我们认为，这些云里只能产生简单分子，更复杂的分子要到气体开始聚集成最终形成恒星的圆盘后才会出现。但我们的研究表明事实并非如此。” 这一认知转变意味着，与生命相关的关键分子在宇宙中的分布比之前认为的更广泛。

### 对地外生命的启示
星际尘埃云坍缩后会形成恒星和行星，在此过程中，微小的化学“积木”可能被带到新形成的岩石行星上。塞尔吉奥·约波洛指出：“最终这些气体云坍缩成恒星和行星，这些微小的‘积木’会一点一点落到新太阳系内的岩石行星上。如果这些行星恰好在宜居带，就很可能出现生命。当然，我们仍不清楚生命究竟如何起源，但这类研究表明，生命所需的许多复杂分子能在太空自然形成。”

### 普适的化学过程
从简单氨基酸形成肽看似一小步，但连接氨基酸的化学反应遵循普适规律，这让该发现尤为重要。霍普金森说：“所有氨基酸都通过相同反应结合成肽，因此星际空间很可能还会自然形成其他肽。我们尚未深入研究这一点，但未来可能会开展相关工作。”

### 寻找其他生命成分
蛋白质只是生命的一部分，生命还依赖膜、核苷酸碱基和核苷酸。这些成分能否在太空自然形成仍是未解之谜。由丹麦国家研究基金会资助的星际催化中心的研究人员正继续探索这些可能性。该中心主任、合著者利夫·霍内凯尔教授解释：“这些分子是生命的关键‘积木’，它们可能积极参与早期益生元化学反应，催化更多向生命方向发展的反应。” 塞尔吉奥·约波洛表示：“还有很多待发现的内容，我们团队正努力解答尽可能多的基础问题。我们已发现许多生命‘积木’在太空中形成，未来可能会发现更多。”