スペイン宇宙生物学センター（CAB）のIzaskun Jiménez-Serra氏率いる国際天文学者チームが、前例のない発見を報告しました。星間空間で初めて本物の糖、すなわち4炭素ケトースであるエリスロースが発見されたのです。エリスロースは、ラズベリーの成分や日焼け止め化粧品にも含まれることが知られています。この発見は「Nature Astronomy」誌に掲載され、arXiv.orgのプレプリント（番号 2606.03313）で入手可能です。
天文学者たちは、スペインのジェベス天文台にある40メートル望遠鏡と（国際天文台である）IRAMの30メートル望遠鏡を使用して、太陽から約2万6700光年離れた銀河系の中心分子領域に位置する分子雲 G+0.693-0.027 を観測しました。観測は2021年3月から2024年4月にかけて行われ、7mm、3mm、2mmの帯域で91GHz以上の範囲をカバーしました。チームは、バスク大学で測定されたエリスロースの実験室スペクトルと正確に一致する12のスペクトル線を発見しました。偶然の一致の低い確率（わずか0.2％）により、発見の信頼性が確認されています。
一見、些細な事実かもしれませんが、これは重要なのでしょうか？重要です。なぜなら、糖は生命に不可欠な基本的な生体分子だからです。糖はエネルギー源として機能し、DNAやRNAの構成要素であり、代謝プロセスに関与しています。初期の地球にどのようにして単純な糖が存在するようになったのかという問題は、生命の起源の研究における中心的な課題であり続けています。
以前は、リボース、グルコースなどの単糖類が、隕石や小惑星（小惑星ベンヌのサンプルを含む）から発見されており、外部からの起源の可能性を示唆していました。しかし、星間空間では、これまで本物の糖は一つも発見されていませんでした。唯一知られていた関連化合物は、グリコールアルデヒドでした。これは最も単純な二糖類で、真の糖ではなく、ヒドロキシアルデヒドに分類されます。
宇宙における複雑な分子の形成に関する古典的なモデルは、段階的な成長を前提としています。まず1炭素分子、次に2炭素、3炭素と形成されていくのです。しかし、エリスロースの場合は異なりました。Jiménez-Serra氏を含む研究者たちは、驚くべき説明を提唱しています。エリスロースは段階的に形成されるのではなく、2つの2炭素フラグメント、すなわちグリコールアルデヒドとエチレングリコールの分子が、宇宙の塵粒子の氷の表面で直接結合することによって形成されるというのです。これらの分子が衝突し、宇宙線によって凝集して、4炭素ケトースが誕生するのです。
量子化学計算とコンピュータによる宇宙化学モデリングは、このメカニズムが、中心分子領域、つまり発見場所である銀河系の中心に典型的な、約20～30K（摂氏約マイナス250度）の温度で機能することを確認しました。
エリスロースは、G+0.693-0.027雲では全く検出されていない3炭素糖であるグリセルアルデヒドやジヒドロキシアセトンよりも、少なくとも8～17倍多く存在することが判明しました。エリスロースには、いくつかのユニークな特性があります。
- 星間空間で発見された最初の糖
- 星間空間で2番目に発見されたキラル分子（左右の手のような非対称構造を持つ）
- 星間空間で同定された14原子からなる最大の非環式（非環状）分子。
この発見は、生命がどのようにして誕生しうるかという認識を覆します。エリスロースのようなケトースは、水溶液中で容易にアルドース、特にトレオースに変換されます。トレオースは単純なペントース（5炭素糖）に属します。トレオースは、多くの科学者が地球上の生命の最初の遺伝物質であったと考えているRNAの可能な前駆体と見なされています。
研究者たちは次のようなシナリオを仮定しています。糖は私たちの原始太陽系星雲（太陽と惑星を形成したガスと塵の雲）で形成され、その後、小天体（彗星や小惑星）の構成要素となり、隕石の爆撃によって若い地球に運ばれたというのです。計算によると、後期重爆撃期（約41億～38億年前）には、この糖が地球の表面に50万トンから5000万トン落下した可能性があります。これらの膨大な量の有機物が、生命の最初の分子が誕生した化学的な「スープ」、すなわち前駆物質スープの形成に寄与した可能性があります。
エリスロースの発見は、宇宙化学と宇宙生物学に新たな局面を開きます。今や科学者たちは、星間雲や原始惑星円盤で他の糖、特に現代のDNAとRNAの基盤となっているリボースとデオキシリボースを、意図的に探すことになるでしょう。この研究は、宇宙における主要な生体分子の形成プロセスがいかに普遍的であるかを示す可能性があります。
この発見はまた、複雑な前駆物質分子が、冷たく希薄なガス、宇宙線の爆撃という極端な条件下で、星間空間で誕生するだけでなく、生き残ることも確認しています。これは、これらの分子が私たちの銀河系内およびそれ以外にも広く分布している可能性を示唆しています。そしてこれは、宇宙のどのくらいの数の世界で、地球のような生命が誕生しうるかという私たちの認識を大きく広げるものです。
