Космическая сладость: астрономы впервые нашли настоящий сахар в межзвёздном пространстве

Особую значимость открытию придаёт не только идентификация самой молекулы, но и её распространённость. Эригрулоза оказалась как минимум в восемь раз более распространённой, чем более простые трёхуглеродные сахара (например, гликолевый альдегид) в той же области, что делает её доминирующим сахаром, обнаруженным в межзвёздной среде .

Как это открыли

Международная группа учёных использовала два самых чувствительных радиотелескопа в Испании — 40-метровый телескоп в Йебесе и 30-метровый телескоп IRAM — для проведения сверхчувствительных широкополосных спектральных обзоров молекулярного облака G+0.693-0.027 .

У каждой молекулы есть уникальная вращательная сигнатура — своего рода химический отпечаток пальца, который проявляется в виде определённых спектральных линий при наблюдении через радиотелескоп. Исследователи сопоставили слабые радиосигналы, идущие из облака, с лабораторными спектрами эригрулозы, подтвердив её присутствие с высокой степенью достоверности .

Поиск стал возможен благодаря кропотливой лабораторной работе, опубликованной несколькими годами ранее. В 2021 году исследователи из Университета Страны Басков (UPV/EHU) определили сверхточную молекулярную структуру эригрулозы, создав спектроскопическую «карту», необходимую для её окончательного обнаружения в космосе .

Как сахар формируется в холодном космосе

Пространство между звёздами невообразимо холодно и почти пусто. Как же там собирается молекула сахара?

Ведущая модель, подтверждённая квантово-химическими симуляциями, предполагает, что эригрулоза образуется на поверхности ледяных пылевых зёрен . Энергетическая обработка — под действием космических лучей и ультрафиолетового излучения — запускает химические реакции между более простыми двухуглеродными альдегидами и спиртами, «приклеенными» к зёрнам . После образования молекулы выбрасываются в газовую фазу в результате распыления (sputtering) — процесса, напоминающего пескоструйную обработку, вызванную ударными волнами.

Облако G+0.693-0.027 особенно хорошо подходит для этого. Это регион продолжающегося столкновения облаков, которое порождает мощные ударные волны, «сбивающие» молекулы с поверхности зёрен и переводящие их в газовую фазу в обнаружимых количествах . В этом же облаке ранее было сделано более 20 первых обнаружений межзвёздных молекул .

Почему это важно для происхождения жизни

Открытие имеет непосредственное значение для одной из самых глубоких загадок биологии: откуда взялись первые генетические молекулы?

Наиболее широко принятая гипотеза происхождения жизни предполагает «мир РНК», в котором рибонуклеиновая кислота (РНК) служила одновременно и хранилищем информации, и катализатором до того, как появилась ДНК. Однако сама РНК чрезвычайно сложна. Некоторые исследователи предполагают, что более простые генетические системы предшествовали РНК.

Эригрулоза прекрасно вписывается в эту картину. Эта молекула может подвергаться химическому превращению в треозу — четырёхуглеродный сахар, образующий остов треозовой нуклеиновой кислоты (ТНК) — потенциального пре-РНК генетического материала . Поскольку эригрулоза обнаружена в таком большом количестве в том же облаке, где уже найдены многие другие предшественники РНК (включая гидроксиламин, гликоламид и угольную кислоту), открытие показывает, что природа способна производить строительные блоки для альтернативных генетических систем без какого-либо биологического вмешательства .

Доставка ингредиентов жизни на раннюю Землю

Эта находка также укрепляет давно обсуждаемую гипотезу о том, как Земля получила свой пребиотический запас. Сложные органические молекулы, включая сахара, необходимые для генетических предшественников, по-видимому, уже присутствовали в материале, из которого сформировалась наша Солнечная система .

Во время поздней тяжёлой бомбардировки — периода примерно от 4,1 до 3,8 миллиарда лет назад, когда кометы, астероиды и метеориты бомбардировали внутренние планеты, — эти молекулы могли быть доставлены в целости на раннюю Землю, обеспечив готовый запас пребиотических ингредиентов . Обнаружение настоящего сахара в межзвёздном пространстве делает эту гипотезу доставки значительно более правдоподобной.

Основной вывод

Обнаружение эригрулозы не доказывает, что жизнь существует где-то ещё во Вселенной. Но оно доказывает, что один из важнейших классов биологических молекул — настоящие сахара — может естественным и обильным образом образовываться в межзвёздном пространстве. Та же химия, что происходит сегодня в молекулярном облаке G+0.693-0.027, вероятно, происходила 4,6 миллиарда лет назад в облаке, породившем наше Солнце и его планеты. Сахара были там с самого начала.