Справжній цукор знайдено в космосі: відкриття, яке наближає нас до розгадки походження життя

Важливість цього відкриття не лише в тому, яку саме молекулу знайшли, а й у її поширеності. Ерітрулози виявилося щонайменше у вісім разів більше, ніж простіших тривуглецевих цукрів (таких як гліколевий альдегід) у тій самій області, що робить її домінантною цукровою сполукою, виявленою в міжзоряному просторі .

Як це виявили

Команда використала два найчутливіші радіотелескопи в Іспанії — 40-метровий телескоп Єбес та 30-метровий телескоп IRAM — для проведення надчутливих широкосмугових спектральних оглядів молекулярної хмари G+0.693-0.027 .

Кожна молекула має унікальний обертальний сигнал — своєрідний хімічний відбиток, який виглядає як специфічні спектральні лінії при спостереженні через радіотелескоп. Дослідники зіставили слабкі радіосигнали, що йдуть від хмари, із лабораторно виміряними спектрами ерітрулози, підтвердивши її присутність поза розумним сумнівом .

Пошук став можливим завдяки ретельній лабораторній роботі, опублікованій роками раніше. У 2021 році дослідники з Університету Країни Басків (UPV/EHU) вже визначили надточну молекулярну структуру ерітрулози, створивши спектроскопічну «дорожню карту», необхідну для остаточної ідентифікації в космосі .

Як цукор утворюється в холоді космосу

Простір між зорями неймовірно холодний і майже порожній. То як же там збирається молекула цукру?

Провідна модель, підтверджена квантово-хімічними симуляціями, припускає, що ерітрулоза утворюється на поверхні крижаних пилових зерен . Енергетична обробка — спричинена бомбардуванням космічними променями та ультрафіолетовим випромінюванням — запускає хімічні реакції між простішими двохвуглецевими альдегідами та спиртами, які «прилипли» до цих зерен . Після утворення молекули вивільняються в газову фазу через розпилення (спутеринг) — процес, подібний до піскоструминної обробки, спричиненої ударними хвилями.

Хмара G+0.693-0.027 особливо добре підходить для цього. Це регіон, де відбувається зіткнення хмар, яке породжує потужні ударні хвилі, що «збивають» молекули з поверхні зерен і викидають їх у газову фазу в кількостях, достатніх для виявлення . Ця ж хмара вже дала понад 20 перших виявлень міжзоряних молекул .

Чому це важливо для походження життя

Відкриття має безпосереднє значення для однієї з найглибших таємниць біології: звідки взялися перші генетичні молекули?

Найбільш прийнята гіпотеза походження життя передбачає «Світ РНК», де рибонуклеїнова кислота (РНК) слугувала і носієм інформації, і каталізатором до появи ДНК. Але сама РНК дуже складна. Деякі дослідники припускають, що їй передували простіші генетичні системи.

Ерітрулоза ідеально вписується в цю картину. Молекула може хімічно перетворюватися на треозу — чотиривуглецевий цукор, який утворює основу треозної нуклеїнової кислоти (ТНК) — потенційного пре-РНК генетичного матеріалу . Оскільки ерітрулозу виявлено в такій великій кількості в тій самій хмарі, яка вже дала багато інших прекурсорів РНК (включно з гідроксиламіном, гліколамідом та вугільною кислотою), це відкриття показує, що природа може виробляти будівельні блоки для альтернативних генетичних систем без будь-якого біологічного втручання .

Доставка інгредієнтів життя на ранню Землю

Відкриття також зміцнює давно обговорювану гіпотезу про те, як Земля отримала свій пребіотичний запас. Складні органічні молекули, включаючи цукри, необхідні для генетичних прекурсорів, очевидно, вже були присутні в матеріалі, з якого сформувалася наша Сонячна система .

Під час Пізнього важкого бомбардування — періоду приблизно 4,1–3,8 мільярда років тому, коли комети, астероїди та метеорити бомбардували внутрішні планети — ці молекули могли бути доставлені на ранню Землю в непошкодженому вигляді, забезпечивши готовий запас пребіотичних інгредієнтів . Виявлення справжнього цукру в міжзоряному просторі робить цю гіпотезу доставки значно правдоподібнішою.

Підсумок

Виявлення ерітрулози не доводить, що життя існує деінде у Всесвіті. Але воно доводить, що один із найважливіших класів біологічних молекул — справжні цукри — може природним чином і вдосталь утворюватися в міжзоряному просторі. Та сама хімія, яка сьогодні відбувається в молекулярній хмарі G+0.693-0.027, імовірно, відбувалася 4,6 мільярда років тому в хмарі, яка дала життя нашому Сонцю та його планетам. Цукри були там із самого початку.