本物の糖を星間空間で初検出：エリトルロース、天の川銀河中心付近の分子雲で見つかる

星と星の間の広大な空間──そこは想像を絶する極寒の真空だが、アミノ酸やアルコール、さらには単純な糖に似た分子はこれまでも見つかっていた。しかし「真の糖」、すなわち完全な糖構造を持つ単糖類は、長らく天文学者たちの手の届かないところにあった。その壁が、ついに破られた。

『Nature Astronomy』に掲載された論文で、スペイン宇宙生物学センター（CAB-CSIC/INTA）の宇宙化学者イサスクン・ヒメネス＝セラ率いる研究チームは、星間空間で初めてエリトルロース（C₄H₈O₄） を検出したと報告した 。この発見は、生命の起源に関する化学の長年の空白を埋めるものであり、生命の原材料が恒星間の冷たい真空の中で自然に形成されうるという最も強力な証拠となる。

天文学者たちが見つけたもの

エリトルロースは4つの炭素原子を持つキラルなケトース糖だ。地球上ではラズベリーに含まれ、日焼け止めローションの成分としても知られる。宇宙では、天の川銀河の中心近く、地球から約2万6000光年離れた場所にある、分子の宝庫として有名なG+0.693-0.027 という分子雲の中で検出された 。

この発見が重要なのは、単に分子の種類が特定されたからではない。その存在量にある。エリトルロースの存在量は、同じ領域にあるより単純な3炭素糖（グリコールアルデヒドなど）の少なくとも8倍に上り、星間空間で検出された糖としては圧倒的な優位を示している 。

どのように発見されたのか

研究チームは、スペインにある2基の高感度電波望遠鏡──Yebes 40メートル望遠鏡とIRAM 30メートル望遠鏡──を用いて、分子雲G+0.693-0.027の超高感度・広帯域スペクトルサーベイを実施した 。

分子にはそれぞれ固有の回転スペクトル、いわゆる化学的な指紋があり、電波望遠鏡で観測すると特定のスペクトル線として現れる。研究チームは、分子雲から届く微弱な電波信号を、あらかじめ実験室で測定されたエリトルロースのスペクトルと照合し、その存在を確定的に確認した 。

この探索が可能になったのは、数年前に地道な実験室での研究が行われていたからだ。2021年、バスク大学（UPV/EHU）の研究者たちはエリトルロースの超高精度な分子構造を決定し、宇宙での決定的な検出に必要な分光学的な「地図」を作り上げていた 。

星の冷たい闇の中で、糖はいかにして生まれるのか

星間空間は想像を絶するほど冷たく、ほとんど何もない。そんな場所で糖分子はどのようにして組み立てられるのだろうか？

量子化学シミュレーションに支えられた有力なモデルによれば、エリトルロースは氷の塵粒子の表面で形成される 。宇宙線の衝突や紫外線放射によってエネルギーが与えられることで、塵に付着したより単純な2炭素のアルデヒドやアルコールが化学反応を起こす 。そして、衝撃波による「サンドブラスト」のような過程（スパッタリング）を経て、分子は気相に放出される。

G+0.693-0.027分子雲はこのプロセスに特に適した環境だ。この領域では現在も雲と雲の衝突が進行しており、強力な衝撃波が塵の表面から分子を叩き出し、検出可能な気相の豊富な存在量を生み出している 。この同じ分子雲からは、これまでに20を超える星間分子が初めて検出されている 。

生命の起源にとってなぜ重要なのか

この発見は、生物学における最も深遠な謎のひとつに直接的な示唆を与える。「最初の遺伝子分子はどこから来たのか？」という問いだ。

生命の起源に関する最も広く受け入れられた仮説のひとつに「RNAワールド」仮説がある。これは、DNAが進化する以前、リボ核酸（RNA）が情報の保存と触媒の両方の役割を果たしていたとする考えだ。しかしRNA自体は非常に複雑である。そのため、一部の研究者はRNAよりも単純な遺伝システムが先行したと提案している。

エリトルロースはこの図式にぴったりと当てはまる。この分子は化学変換を経てトレオースになることができる。トレオースは4炭素糖で、RNAの前駆体と考えられるトレオース核酸（TNA） の骨格を形成する物質だ 。エリトルロースが非常に高い存在量で検出され、しかも同じ分子雲からはすでにヒドロキシルアミンやグリコールアミド、炭酸など、他の多くのRNA前駆体も見つかっている。このことは、生命の関与なしに、自然界が代替遺伝システムの構成要素を生産できることを示している 。

生命の材料を初期地球へ届ける

今回の発見は、地球がどのようにして生命の材料を手に入れたのかという長年にわたる仮説を強化するものでもある。複雑な有機分子、特に遺伝子前駆体に必要な糖類は、私たちの太陽系を形成した物質の中にすでに存在していた可能性が高まったのだ 。

約41億年前から38億年前にかけて、彗星や小惑星、隕石が地球を含む内側の惑星に降り注いだ後期重爆撃期に、これらの分子は無傷のまま初期地球に届けられ、生命誕生のための材料をあらかじめ用意していた可能性がある 。星間空間で「真の糖」が検出されたことで、この運搬仮説の信憑性は格段に高まった。

結論

エリトルロースの検出は、宇宙のどこかに生命が存在することを証明するものではない。しかし、生物学上最も重要な分子クラスのひとつである「真の糖」が、星間空間で自然にかつ豊富に形成されうることを証明した。現在、分子雲G+0.693-0.027で起きているのと同じ化学反応は、46億年前に太陽とその惑星を生んだ分子雲の中でも起こったに違いない。糖は、最初からそこにあったのだ。