Vesmírná sladkost: Astronomové poprvé objevili skutečný cukr v mezihvězdném prostoru

Význam objevu nespočívá jen v identitě molekuly, ale i v jejím množství. Erythrulóza je v této oblasti nejméně osmkrát hojnější než jednodušší tříuhlíkaté cukry (např. glycolaldehyd), což z ní dělá dominantní cukernou sloučeninu v mezihvězdném prostředí .

Jak k objevu došlo

Vědci použili dva z nejcitlivějších rádiových dalekohledů ve Španělsku – Yebes 40metrový a IRAM 30metrový – k provedení ultracitlivých širokopásmových spektrálních průzkumů mračna G+0.693-0.027 .

Každá molekula má jedinečnou rotační signaturu, jakýsi chemický otisk prstu, který se projevuje jako specifické spektrální čáry při pozorování radioteleskopem. Badatelé porovnali slabé rádiové signály přicházející z mračna s laboratorně změřenými spektry erythrulózy a potvrdili její přítomnost .

Klíčová byla precizní laboratorní práce zveřejněná už v roce 2021. Tehdy vědci z Baskické univerzity (UPV/EHU) určili hyperpřesnou molekulární strukturu erythrulózy a vytvořili spektroskopickou mapu potřebnou pro definitivní průkaz ve vesmíru .

Jak vzniká cukr v mrazivém vesmíru

Prostor mezi hvězdami je neuvěřitelně chladný a prázdný. Jak se tam tedy může sestavit molekula cukru?

Přední model, podpořený kvantově-chemickými simulacemi, naznačuje, že erythrulóza vzniká na povrchu ledových zrnek prachu . Energetické procesy – hlavně bombardování kosmickým zářením a ultrafialové záření – pohánějí chemické reakce mezi jednoduššími dvouuhlíkatými aldehydy a alkoholy, které na zrnkách ulpívají . Jakmile molekuly vzniknou, jsou uvolněny do plynné fáze procesem zvaným sputtering (otryskávání), který připomíná pískování a je způsoben rázovými vlnami.

Mračno G+0.693-0.027 je pro tento proces obzvlášť vhodné. Jde o oblast, kde dochází ke kolizi dvou oblaků, což generuje silné rázové vlny. Ty „oklepávají“ molekuly z povrchů zrnek a uvolňují je do plynné fáze v detekovatelném množství . Toto stejné mračno už vydalo více než 20 prvních objevů mezihvězdných molekul .

Proč je tento objev důležitý pro vznik života

Objev má přímý dopad na jednu z nejhlubších záhad biologie: Odkud se vzaly první genetické molekuly?

Nejuznávanější hypotézou vzniku života je koncept „světa RNA“, kde ribonukleová kyselina (RNA) sloužila zároveň jako nositelka informace i jako katalyzátor dříve, než se vyvinula DNA. Jenže RNA je sama o sobě extrémně komplexní. Někteří vědci proto předpokládají, že před RNA existovaly jednodušší genetické systémy.

Erythrulóza do tohoto obrázku dokonale zapadá. Tato molekula se může chemicky přeměnit na threózu – čtyřuhlíkatý cukr, který tvoří páteř threózové nukleové kyseliny (TNA), potenciálního pre-RNA genetického materiálu . Erythrulóza je v mračnu detekována ve značném množství a to samé mračno už poskytlo i mnoho dalších prekurzorů RNA (včetně hydroxylaminu, glykolamidu a kyseliny uhličité). To vše ukazuje, že příroda dokáže vytvořit stavební kameny pro alternativní genetické systémy bez jakéhokoli biologického zásahu .

Doprava ingrediencí života na ranou Zemi

Objev rovněž posiluje dlouho diskutovanou hypotézu o tom, jak se Země dostala ke své prebiotické zásobě. Zdá se, že komplexní organické molekuly, včetně cukrů potřebných pro genetické prekurzory, byly přítomny už v materiálu, který formoval naši Sluneční soustavu .

Během pozdního velkého bombardování – období zhruba před 4,1 až 3,8 miliardami let, kdy komety, asteroidy a meteority prudce ostřelovaly vnitřní planety – mohly být tyto molekuly dopraveny v neporušeném stavu na ranou Zemi a poskytnout jí hotovou zásobu prebiotických ingrediencí . Detekce pravého cukru v mezihvězdném prostoru tuto hypotézu činí mnohem pravděpodobnější.

Závěr

Objev erythrulózy nedokazuje, že ve vesmíru existuje život. Ale dokazuje, že jedna z nejdůležitějších tříd biologických molekul – pravé cukry – může vznikat přirozeně a v hojném množství v mezihvězdném prostoru. Stejná chemie, která dnes probíhá v mračnu G+0.693-0.027, se s největší pravděpodobností odehrála i před 4,6 miliardami let v oblaku, který dal vzniknout našemu Slunci a planetám. Cukry tam byly od samého počátku.