Socker i rymden för första gången: Forskningsgenombrott kan förklara livets ursprung

Första riktiga sockret upptäckt i rymden

I decennier har astronomer hittat aminosyror, alkoholer och till och med enkla sockermolekyler i de enorma moln av gas och damm som finns mellan stjärnorna. Men ett riktigt socker – en monosackarid med full sockerstruktur – var länge utom räckhåll. Fram till nu.

I en studie publicerad i Nature Astronomy och ledd av astrokemisten Izaskun Jiménez-Serra vid Centro de Astrobiología (CAB-CSIC/INTA) i Spanien, rapporterar forskare den första upptäckten av erytrulos (C₄H₈O₄) i rymden . Fyndet täpper till ett ihållande hål i den prebiotiska kemin och ger det starkaste beviset hittills för att livets råvaror kan bildas naturligt i den kalla vakuum som finns mellan stjärnorna.

Vad astronomer har hittat

Erytrulos är ett kiralt fyr-kol-socker av ketos-typ. På jorden finns det naturligt i hallon och är en vanlig ingrediens i brun-utan-sol-produkter. I rymden upptäcktes det i ett känt molekylärt moln som heter G+0,693-0,027, beläget nära Vintergatans centrum, cirka 26 000 ljusår från jorden .

Det som gör upptäckten betydelsefull är inte bara molekylens identitet, utan dess förekomst. Erytrulos verkar vara minst åtta gånger vanligare än enklare tre-kol-socker (som glykolaldehyd) i samma moln, vilket gör det till den dominerande sockertypen i det interstellära rymdet .

Så upptäcktes sockret

Forskargruppen använde två av Spaniens mest känsliga radioteleskop – Yebes 40-meter och IRAM 30-meter – för att genomföra ultraspektrala bredbandsmätningar av molekylmolnet G+0,693-0,027 .

Varje molekyl har en unik rotationssignatur, ett slags kemiskt fingeravtryck som syns som specifika spektrallinjer när man använder ett radioteleskop. Forskarna matchade de svaga radiosignalerna från molnet mot laboratoriemätta spektra av erytrulos, vilket bekräftade närvaron utom rimligt tvivel .

Sökandet var möjligt tack vare noggrant laboratoriearbete som publicerades år tidigare. 2021 bestämde forskare vid Baskiska universitetet (UPV/EHU) den extremt precisa molekylstrukturen hos erytrulos, vilket gav den spektroskopiska vägkarta som krävdes för en slutgiltig detektion i rymden .

Hur ett socker bildas i den kalla rymden

Rymden mellan stjärnorna är ofattbart kall och mestadels tom. Hur kan då en sockermolekyl byggas ihop där?

Den ledande modellen, som stöds av kvantkemiska simuleringar, är att erytrulos bildas på ytan av isiga dammkorn . Energirikt inflöde – från kosmisk strålning och ultraviolett ljus – driver kemiska reaktioner mellan enklare två-kol-aldehyder och alkoholer som fastnat på kornen . När molekyler väl har bildats, släpps de ut i gasfasen genom en process som kallas sputtering – ungefär som sandblästring orsakad av stötvågor.

Molnet G+0,693-0,027 är särskilt bra på detta. Det är en region där moln kolliderar med moln, vilket skapar kraftiga stötvågor som slår loss molekyler från kornytorna och gör dem mätbara i gasfasen . Samma moln har redan gett fler än 20 första-detektioner av molekyler i rymden .

Varför detta är viktigt för livets uppkomst

Upptäckten har omedelbara konsekvenser för en av biologins mest gåtfulla frågor: Var kom de första genetiska molekylerna ifrån?

Den mest accepterade hypotesen för livets uppkomst är en ”RNA-värld”, där ribonukleinsyra (RNA) fungerade som både informationsbärare och katalysator innan DNA utvecklades. Men RNA är i sig extremt komplext. Vissa forskare föreslår att enklare genetiska system föregick RNA.

Erytrulos passar perfekt in i denna bild. Molekylen kan genomgå kemisk omvandling till treos, det fyr-kol-socker som utgör ryggraden i treosnukleinsyra (TNA) – ett potentiellt för-RNA-genetiskt material . Eftersom erytrulos hittas i så hög förekomst i samma moln som redan har gett många andra RNA-föregångare (inklusive hydroxylamin, glykolamid och kolsyra), visar upptäckten att naturen kan producera byggstenarna för alternativa genetiska system utan någon biologisk inblandning .

Levererade livets ingredienser till den tidiga jorden

Fyndet stärker också en länge debatterad hypotes om hur jorden fick sin prebiotiska lagerhållning. Komplexa organiska molekyler, inklusive socker som behövs för genetiska föregångare, verkar redan ha funnits i materialet som bildade vårt solsystem .

Under det sena tunga bombardemanget – en period för ungefär 4,1 till 3,8 miljarder år sedan då kometer, asteroider och meteoriter fullkomligen hamrade in i de inre planeterna – kan dessa molekyler ha levererats intakta till den tidiga jorden, vilket gav ett färdigt lager av prebiotiska ingredienser . Upptäckten av ett riktigt socker i rymden gör denna leveranshypotes betydligt mer trolig.

Sammanfattningsvis

Upptäckten av erytrulos bevisar inte att liv finns någon annanstans i universum. Men den bevisar att en av de viktigaste klasserna av biologiska molekyler – riktiga sockerarter – kan bildas naturligt och rikligt i det interstellära rymdet. Samma kemi som pågår idag i molekylmolnet G+0,693-0,027 hände sannolikt för 4,6 miljarder år sedan i det moln som gav upphov till vår sol och dess planeter. Sockret fanns där från början.