Мы нашли в космосе сахар.
Но это не тот белый сахар-песок, который хранится у вас в кухонном шкафу. Это эритрулоза. Четырехуглеродный сахар. Он находится в молекулярном облаке недалеко от центра Млечного Пути, в конкретной области G+0.693-0.027.
Это меняет наше представление о том, как зародилась жизнь.
Сахары составляют каркас ДНК и РНК. Без них эти молекулы просто не способны удерживать свою структуру. Однако в нашей текущей теории есть пробел. Лабораторные эксперименты показывают, что ранняя Земля не производила достаточно сахара самостоятельно, чтобы запустить процессы зарождения жизни. Откуда же он взялся?
Метеориты уже давали нам намеки. В материалах астероидов были обнаружены рибоза и глюкоза. Это указывало на то, что исходное сырье сформировалось в древнем облаке, породившем нашу Солнечную систему. Но до сих пор мы никогда не наблюдали сахар непосредственно в межзвездном пространстве.
Теперь мы это сделали.
Как ученые обнаружили межзвездную эритрулозу
Команда ученых не действовала наугад. Они «слушали» космос.
Используя 40-метровый радиотелескоп в Ибесе и 34-метровый телескоп IRAM, исследователи сканировали небо в поисках спектральных линий. Это химические «отпечатки пальцев». Свет, поглощаемый молекулами, оставляет уникальный узор.
Было найдено двенадцать конкретных линий. Они идеально совпали с лабораторным спектром эритрулозы.
Вот почему это важно для всех, кто интересуется обнаружением эритрулозы в межзвездном пространстве :
- Это кетоза. Конкретно — единственная с четырьмя атомами углерода.
- Ее концентрация как минимум в восемь раз выше, чем у сопоставимых трехуглеродных сахаров.
- А тех самых трехуглеродных сахаров там вообще не оказалось.
Ведущий автор исследования, Исакупен Хименес-Серра из исследовательского центра CAB, признает, что этот факт стал для них неожиданностью. Стандартное правило в астрохимии гласит, что молекулы растут, присоединяя по одному атому углерода за раз. Последовательно. Шаг за шагом.
Эритрулоза нарушает этот шаблон. Она появилась в виде более крупной структуры, чем ожидалось.
Эксперименты совместно с коллегами из Университета Экстремадуры и Университета Радбауда показали механизм этого процесса. Простые двухуглеродные спирты и альдегиды смешиваются в межзвездном льду. Они «готовятся». И формируется эритрулоза.
Здесь нет магии. Это химия. Холодная, темная и эффективная химия.
Где этот сахар вписывается в картину происхождения жизни?
Зачем искать сахар в космосе?
Потому что Земля подвергалась атаке. В период с 4,1 до 3,8 миллиарда лет назад на планету обрушилась Поздняя тяжелая бомбардировка. Скалы. Лед. Кометы. Все это с огромной скоростью врезалось в нашу планету.
Это исследование предполагает, что эти удары доставили на Землю больше, чем просто воду. Они принесли сахар.
Исследователи рассчитали распространенность эритрулозы в том облаке. Экстраполируя эти данные на период бомбардировки, ученые выяснили, что Земля могла получить от 500 000 тонн до 50 миллионов тонн эритрулозы.
Это огромное количество сахара для молодой планеты, которая пыталась создать клетки.
Это предоставляет альтернативную линию снабжения. Вместо того чтобы ждать, пока Земля самостоятельно синтезирует свои предшественники, возможно, Вселенная доставила их сама. Это соответствует интересам тех, кто ищет информацию о том, как межзвездные молекулы способствовали развитию до abiотической химии на Земле.
Карлос Броньес, соавтор статьи, видит в этом открывающуюся дверь. Если там есть эритрулоза, там может быть и рибоза. Рибоза является ключевым компонентом РНК.
«Обнаружение эритрулозы открывает возможность найти в космосе и другие важные для происхождения жизни молекулы».
Почему это бросает вызов предыдущим астрохимическим моделям
Устоявшееся мнение предполагало линейный рост. Добавить углерод. Добавить углерод. Повторить.
Это открытие предполагает наличие «обходных путей». Сложные сахара могут формироваться из простых двухуглеродных блоков, минуя промежуточные этапы, которые мы считали обязательными.
Это ставит под сомнение идею о том, что размер молекулы в межзвездной среде напрямую коррелирует с временем ее образования или сложностью.
Для тех, кто задается вопросом, какие сахара с большей вероятностью будут найдены в метеоритах по сравнению с межзвездными облаками, различия становятся более четкими. В метеоритах найдены рибоза и глюкоза. В межзвездном пространстве — эритрулоза. Распределение не случайно. Оно отражает места и условия, в которых эти молекулы формировались задолго до того, как попали на твердые тела.
Что дальше в исследованиях происхождения жизни
Статья была опубликована в журнале Nature Astronomy. Список авторов длинный, представителей множества институтов. Финансирование было предоставлено по гранту ERC OPENS. Работа фундаментальна и надежна.
Но она ставит больше вопросов, чем дает ответов.
Если эритрулоза так распространена, почему рибоза столь редка в этих конкретных сканированиях? Она скрыта? Уничтожена? Или она образуется только в других условиях?
Возможно, в следующий раз мы найдем остальную часть «рецепта».
Вселенная — это не пустое пространство. Это лаборатория. И она готовила ингредиенты для жизни еще до того, как взойшло Солнце. Мы лишь учимся распознавать эти вкусы.
