科学家已成功合成甲烷四醇，这是一种极不稳定且此前难以捉摸的化合物，被认为是生命化学演化中的关键成分。该分子被描述为“前生物浓缩物”甚至“前生物炸弹”，可能代表了生命宇宙配方中的关键一步。
密西西比大学的天体化学家瑞安·福滕伯里、夏威夷大学马诺阿分校的化学教授拉尔夫·凯撒以及佛罗里达国际大学的计算化学家亚历山大·M·梅贝尔是一个国际团队的成员，该团队首次合成了四羟基甲烷。他们在《自然-通讯》期刊上发表了关于这种难以捉摸的化合物的研究成果。
“这本质上是一种前生物浓缩物——一种生命种子分子，”福滕伯里说。“如果给予机会，它可以引发更复杂的化学反应。把它想象成一颗将在树林里长成大树的橡子。”
“单凭橡子无法长成大树；它需要阳光、水和许多其他东西。但它可以是开启这一过程的关键。”
四羟基甲烷是一种原酸——这是一类难以捉摸的化合物，特别难以分离和研究，但被认为在早期生命化学中起着关键作用。
为了模拟四羟基甲烷可能在太空中形成的方式，研究人员将水和二氧化碳冰冻结至接近绝对零度，并使其暴露于类似宇宙射线的辐射中。这一过程使他们能够将该分子释放为气态，并利用强紫外线对其进行识别。
“检测到唯一一个在同一个碳原子上有四个羟基的醇，将实验和检测能力推向了‘最终前沿’，即由于缺乏实验和计算方法而无法达到的更高层次，”凯撒说道，他的实验室五年来一直试图分离四羟基甲烷。
由于四羟基甲烷含有如此多的氧键——而且氧不喜欢与其他氧原子靠近成键——该化合物非常不稳定，这意味着如果不在适当的条件下保存，它很容易分解。
“你拥有这个紧凑的碳氧分子，它真的非常想‘爆炸’，”福滕伯里说。“当它爆炸时，当你给它任何形式的能量时，你会得到水、过氧化氢以及许多其他对生命重要的潜在化合物。”
“它就像一颗前生物炸弹。”
作者表示，如果这种分子能在实验室中形成，它也能在太空中形成。这使得该化合物对正在寻找潜在生命支持区域的天体化学家来说特别有趣。
“虽然碳是生命的基石，但氧构成了几乎所有其他物质，”福滕伯里说。“氧无处不在，对于我们已知的生命形式至关重要。”
“因此，如果我们能找到四羟基甲烷自然形成的地方，我们就知道那里拥有支持生命的潜在构建单元。”
本材料基于美国国家科学基金会拨款AST-2403867支持的工作。