اكتشاف أول سكر حقيقي في الفضاء بين النجوم: ماذا يعني لنشأة الحياة؟

لعدة عقود، عثر علماء الفلك على أحماض أمينية وكحوليات وحتى جزيئات شبيهة بالسكر البسيط في سحب الغاز والغبار بين النجوم. لكن السكر الحقيقي — وهو سكر أحادي ذو بنية سكرية كاملة — ظل بعيد المنال. هذا ما تغير للتو.

في دراسة نُشرت في دورية نايتشر أسترونومي (Nature Astronomy) بقيادة عالمة الكيمياء الفلكية إيزاسكون خيمينيث-سيرا من مركز علم الأحياء الفلكي في إسبانيا (CAB-CSIC/INTA)، يبلغ الباحثون عن أول اكتشاف لـ الإريثرولوز (C₄H₈O₄) في الفضاء بين النجوم . يُسد هذا الاكتشاف فجوة مستمرة في الكيمياء ما قبل الحيوية ويقدم أقوى دليل حتى الآن على أن المكونات الخام للحياة يمكن أن تتشكل طبيعياً في الفراغ البارد بين النجوم.

ما الذي عثر عليه علماء الفلك؟

الإريثرولوز هو سكر كيتوزي حلقي رباعي الكربون. على الأرض، يوجد طبيعياً في توت العليق وهو مكون شائع في مستحضرات التسمير الذاتي. في الفضاء، تم اكتشافه داخل سحابة جزيئية غنية بالمركبات تُسمى G+0.693-0.027، وتقع بالقرب من مركز مجرة درب التبانة، على بعد حوالي 26 ألف سنة ضوئية من الأرض .

ما يجعل هذا الاكتشاف مهماً ليس فقط هوية الجزيء، بل وفرته. يبدو أن الإريثرولوز أكثر وفرةً بثماني مرات على الأقل من السكريات ثلاثية الكربون الأبسط (مثل الغليكول ألدهيد) في نفس المنطقة، مما يجعله النوع السكري الأكثر هيمنة المكتشف في الفضاء بين النجوم .

كيف تم اكتشافه؟

استخدم الفريق اثنين من أكثر التلسكوبات الراديوية حساسية في إسبانيا — تلسكوب ييبيس بطول 40 مترًا وتلسكوب IRAM بطول 30 مترًا — لإجراء مسوحات طيفية فائقة الحساسية وعريضة النطاق للسحابة الجزيئية G+0.693-0.027 .

لكل جزيء بصمة دورانية فريدة، وهي نوع من البصمة الكيميائية تظهر كخطوط طيفية محددة عند رؤيتها عبر تلسكوب راديوي. طابق الباحثون الإشارات الراديوية الخافتة القادمة من السحابة مع أطياف الإريثرولوز المُقاسة في المختبر، مما أكد وجوده دون شك معقول .

كان البحث ممكناً بفضل العمل المخبري الدقيق الذي نُشر قبل سنوات. في عام 2021، كان باحثون في جامعة إقليم الباسك (UPV/EHU) قد حددوا بالفعل البنية الجزيئية فائقة الدقة للإريثرولوز، مما خلق الخريطة الطيفية اللازمة للكشف النهائي في الفضاء .

كيف يتشكل السكر في برودة الفضاء؟

الفضاء بين النجوم بارد لا يُتصور وفارغ في الغالب. فكيف يتجمع جزيء سكر هناك؟

النموذج الرائد، المدعوم بمحاكاة كيميائية كمومية، يشير إلى أن الإريثرولوز يتشكل على سطح حبيبات الغبار الجليدية . المعالجة النشطة — المدفوعة بقصف الأشعة الكونية والأشعة فوق البنفسجية — تدفع التفاعلات الكيميائية بين الألدهيدات والكحولات ثنائية الكربون البسيطة العالقة على الحبيبات . بمجرد تشكلها، تُطلق الجزيئات إلى الطور الغازي من خلال عملية التذرية (sputtering)، وهي شبيهة بالسفع الرملي الناتج عن موجات الصدمة.

سحابة G+0.693-0.027 بارعة بشكل خاص في هذا. فهي منطقة من اصطدام سحابة-سحابة مستمر، مما يولد موجات صدمة قوية تقذف الجزيئات من أسطح الحبيبات إلى وفرة قابلة للكشف في الطور الغازي . هذه السحابة نفسها أسفرت بالفعل عن أكثر من 20 اكتشافاً أولياً لجزيئات بين نجمية .

لماذا هذا مهم لنشأة الحياة؟

للكشف آثار فورية على أحد أعمق ألغاز علم الأحياء: من أين أتت أولى الجزيئات الجينية؟

الفرضية الأكثر قبولاً على نطاق واسع لنشأة الحياة تتضمن "عالم RNA"، حيث عمل الحمض النووي الريبوزي (RNA) كخزان للمعلومات وكمحفز قبل تطور DNA. لكن RNA نفسه معقد للغاية. يقترح بعض الباحثين أن أنظمة جينية أبسط سبقت RNA.

يتناسب الإريثرولوز تماماً مع هذه الصورة. يمكن للجزيء أن يتحول كيميائياً إلى ثريوز، وهو سكر رباعي الكربون يشكل العمود الفقري لـ حمض الثريوز النووي (TNA) — وهي مادة جينية محتملة سبقت RNA . نظراً لاكتشاف الإريثرولوز بهذه الوفرة العالية في نفس السحابة التي أسفرت بالفعل عن العديد من مقدمات RNA الأخرى (بما في ذلك الهيدروكسيلامين والغليكولاميد وحمض الكربونيك)، يظهر الاكتشاف أن الطبيعة يمكنها إنتاج لبنات البناء لأنظمة جينية بديلة دون أي تدخل بيولوجي .

توصيل مكونات الحياة إلى الأرض المبكرة

يدعم الكشف أيضاً فرضية طال النقاش حول كيفية حصول الأرض على مخزونها ما قبل الحيوي. يبدو أن الجزيئات العضوية المعقدة، بما فيها السكريات اللازمة لمقدمات الجينات، كانت موجودة بالفعل في المادة التي كوّنت نظامنا الشمسي .

خلال القصف الشديد المتأخر — وهي فترة بين 4.1 و3.8 مليار سنة مضت تقريباً عندما قصفت المذنبات والكويكبات والنيازك الكواكب الداخلية — كانت هذه الجزيئات قد وصلت سليمة إلى الأرض المبكرة، مما وفر إمداداً جاهزاً من المكونات ما قبل الحيوية . اكتشاف سكر حقيقي في الفضاء بين النجوم يجعل فرضية التوصيل هذه أكثر قابلية للتصديق بشكل كبير.

الخلاصة

اكتشاف الإريثرولوز لا يثبت أن الحياة موجودة في مكان آخر في الكون. لكنه يثبت أن واحدة من أهم فئات الجزيئات البيولوجية — السكريات الحقيقية — يمكن أن تتشكل طبيعياً وبوفرة في الفضاء بين النجوم. الكيمياء نفسها التي تحدث اليوم في السحابة الجزيئية G+0.693-0.027 حدثت على الأرجح قبل 4.6 مليار سنة في السحابة التي أنجبت شمسنا وكواكبها. كانت السكريات موجودة منذ البداية.