多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是一族含有由两个或更多共用碳原子的苯环构成的化合物，如萘、蒽、菲、芘等（图1）。其中结构最简单的萘就是我们日常生活中用来防蛀虫的樟脑丸的主要成分，而在多数情况下更复杂的多环芳烃如芘、苯并芘等却是一种致癌物质，在厨房油烟、有机燃料燃烧或抽烟时产生的烟雾和烟尘中就存在这种物质。

 

 

图1、摘自http://web99.arc.nasa.gov/~astrochm/PAHs.JPG

                     

NASA Ames研究中心以及寻找外星文明研究所(SETI)的Max P. Bernstein、Douglas Hudgins、Louis Allamandola等通过Spitzer太空望远镜观测、陨石成分和宇宙红外光谱分析发现，星际介质中存在大量运动着的有机分子，其中最丰富的气态有机分子就是PAHs。在我们所居住的银河系内，到处都发现了PAHs存在的证据。但是起初这项发现只得到天文学家的重视，并没有引起对地外生命进行研究的天体生物学家们的兴趣。2005年Hudgins对最新观测结果进行分析后却惊喜的发现，宇宙中看到的这些多环芳烃类物质，其分子结构中含有“氮”元素，这一发现他们的研究发生了戏剧性改变（The Astrophysical Journal,626: 909; Advances in Space Research,36:156）。

参与此项工作的Ames研究中心的Allamandola认为，大多数构成生命的化学物质，包括DNA分子，需要有含氮的有机分子。这类化合物中一个典型的例子是对植物的光合作用起着关键作用的叶绿素，而叶绿素分子中富含这种含氮多环芳香烃(PANHs)。除了上述结果，他们的观测还显示，在宇宙中一些即将死亡的恒星天体周围，环绕其外的众多星际物质中，都大量蕴藏着这种特殊的含氮多环芳香烃成份。这一发现从某种意义上似乎也告诉我们，在浩瀚的宇宙星空中，即使在死亡来临的时候，同时也孕育着新生命开始的火种；而如果这些分子来到地球，就为地球提供了生命的“种子”。

虽然活细胞中并没有PAHs成分，但是这些有机物很容易转变成生命不可缺少的其他物质。早在1990年，St.Louis Washington大学的Everett Shock和Mitchell D. Schutle通过计算证明，碳质陨石中多环芳烃在撞击事件等过程中会发生溶液蚀变（aqueous alteration），并参与与水和氨的化学反应，形成氨基酸（图2，Nature,1990,343:728）。而更近一些时候，Bernstein在高真空极低温（T<50K）条件下将紫外线作用于PAHs的冰混合物，来模拟星际分子云团的紫外辐照模型，分析结果发现有醇、酮和醚等新结构生成（图3，Science,1999,283:1135）。在同一期的Perspectives中荷兰Leiden天文台的Ehrenfreund对Bernstein的紫外辐射模型的可靠性持谨慎态度，尽管如此，他还是说：“Bernstein等人的结果仍然支持了PAH在稠密的分子云团中可能转化为生物大分子的假设。”（Science,1999,283:1123）

 

 

图2

                  

 

图3

                       

鉴于PAHs在外太空的普遍存在，叶绿素分子中存在含氮多环芳香烃，以及PAH具有能够将将光能转化为自身化学能的超共轭双键体系等事实，我们不妨设想一下，PAHs是原始生命或地外生命体内的一类重要分子，从而使得原始生命能通过类似光合作用的过程，借助于多环芳烃碳水化合物来利用太阳能。再大胆一些，从多环芳烃有规则的排列结构我们甚至可以猜想在宇宙的某一个角落，存在着一类完全不同于地球生命形式的生物，而PAHs在这类生物体内发挥着类似于人类的DNA或蛋白质样作用，是其繁衍生息的遗传物质基础。

 

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