核糖或许帮助维持了生命早期的硼化学

据 Nautilus 报道，一项发表于 Scientific Reports 的研究显示，一种在陨石中发现的糖，可能在地球生命出现之前的化学反应中发挥了双重作用。

这项研究考察了核糖——一种构成 RNA 的脆弱糖类。RNA 对生物体十分重要，因为它有助于储存和使用遗传信息；许多科学家认为，RNA 曾参与生命最早期的阶段。问题在于，核糖很容易分解，尤其是在受热时，因此很难解释在早期地球的严酷环境中，足够多的核糖如何得以留存。

研究提出，核糖本身或许帮助解决了这一问题。当核糖与硼酸盐发生作用时，硼酸盐这种含有硼、氧和氢的化合物，能够保护糖免遭化学分解。新的研究结果显示，这种关系也朝着另一个方向发挥作用：核糖促进硼酸盐矿物溶解，使周围水体中留下更多硼。

古老化学混合物中的脆弱成分

研究生命起源的科学家经常在实验室中重现早期地球可能发生的反应。这些实验可以揭示单个化学物质的行为，但经过纯化的成分和严格控制的条件，可能无法体现自然环境中复杂的相互作用。

因此，研究人员使用了真实矿物，包括从印度喜马拉雅山脉普加的温泉中采集的硼酸盐结壳。该地点含有足够多的硼，硼酸盐沉积物甚至会在游客脚下发出咯吱声。然而，即便是这些硼含量异常丰富的水体，其硼浓度也只有一些实验室实验所采用浓度的一小部分。

这种差异很重要，因为含硼矿物通常不易溶解。该元素有很大一部分会成为固体晶体的一部分，而不是留在水中参与反应。Nautilus 描述的实验发现，核糖能够干扰这些固体颗粒的形成，并帮助硼酸盐矿物溶解。结果是，更多的硼以溶液形式留存，同时，溶解的硼酸盐也有助于保存核糖。

这形成了一种可能的反馈回路。矿物化合物保护一种关键的有机分子，而这种分子又帮助矿物化合物保持在化学上有用的形态。这一过程或许使越来越复杂的反应获得了更有利的条件，而这些反应正是生物学出现之前所必需的。

陨石、温泉与早期地球

大约四十亿年前的地球不同于今天的地球。那时的大气中氧气很少，火山活动更为剧烈，地表包括稀疏分布的火山区域以及富含铁的海洋。来自年轻太阳系的陨石也频繁撞击陆地，带来了水和含碳化合物。

Nautilus 报道的一项估算显示，在这一时期，每年可能约有一百万吨碳抵达地球。1969 年坠落于维多利亚州的默奇森陨石，为可能抵达地球的物质类型提供了一个样本。科学家在其中发现了核糖和其他糖类；而在陨石坠落后收集碎片的人注意到，其富含碳的成分散发出类似煤油的强烈气味。

这些化合物抵达地球后，可能在其输入速度超过被破坏速度的地方积累下来。例如，浅湖和水池中的水分蒸发时，就可能使物质浓缩。这类环境或许提供了化学混合物，使矿物、水和有机化合物能够在很长时间内相互作用。

生命起源研究长期以来一直关注矿物如何帮助有机化学变得更加复杂。这项新研究也反过来审视这种关系，探讨有机分子如何可能改变周围的矿物。

生物学之前的化学

如果核糖及相关化合物使更多硼保持溶解状态，它们也可能影响早期地球表面形成了哪些矿物。核糖可能并不常见，但乙二醇和甘油也能与硼酸盐结合。它们对天然矿物沉积物的影响仍有待检验。

研究人员认为，这些影响可能不止涉及硼。含碳分子能够与涉及更丰富元素的矿物发生相互作用，包括二氧化硅和钙。如果确实如此，那么陨石带来的、或在地球上产生的化学混合物，可能在生物体出现之前就已经影响了岩石和矿物沉积物的形成。

现代生物体通过生物矿化作用形成贝壳和珊瑚结构，明显地重塑着地质环境。这项研究提出了一种可能性：非生物碳化合物早在更久以前、地球化学向生物学过渡期间，就已经开始影响矿物的形成。

这些相互作用是否改变了整个地貌，目前仍不得而知。但研究这些作用，或许能让关于生命起源的实验室模型更加贴近现实，也有助于科学家评估其他星球上的哪些环境可能支持生命的出现。