Een internationale groep astronomen, onder leiding van Izaskun Jiménez-Serra van het Spaanse Astrobiologisch Centrum (CAB), heeft een ongekende ontdekking aangekondigd: in de interstellaire ruimte is voor het eerst echt suiker ontdekt – erytrolose, een vierkoolstof-ketoose, bekend bij aardbewoners als een bestanddeel van frambozen en zonnebrandcrèmes. De ontdekking is gepubliceerd in het tijdschrift "Nature Astronomy" en is beschikbaar als preprint op arXiv.org onder nummer 2606.03313.
Astronomen richtten twee radiotelescopen – de 40 meter telescoop van de Yebes Observatorium (Spanje) en de 30 meter IRAM telescoop (internationaal observatorium) – op het moleculaire gaswolk G+0.693-0.027, gelegen in de Centrale Moleculaire Zone van onze Melkweg op ongeveer 26,7 duizend lichtjaar van de zon. De waarnemingen vonden plaats tussen maart 2021 en april 2024 en bestreken meer dan 91 GHz in de 7 mm, 3 mm en 2 mm banden. Het team ontdekte 12 spectraallijnen die nauwkeurig overeenkwamen met het laboratoriumspectrum van erytrolose, gemeten aan de Universiteit van Baskenland. De betrouwbaarheid van de ontdekking wordt bevestigd door een lage kans op toeval (slechts 0,2%).
Het lijkt misschien een grappig feitje, maar is het belangrijk? Het is belangrijk, en wel hierom. Suikers zijn fundamentele biomoleculen die essentieel zijn voor het leven. Ze dienen als energiebron, maken deel uit van DNA en RNA, en zijn betrokken bij metabole processen. De vraag hoe de eenvoudigste suikers op de vroege Aarde terechtkwamen, blijft een van de centrale vragen in het onderzoek naar het ontstaan van leven.
Eerder werden ribose, glucose en andere monosachariden aangetroffen in meteorieten en asteroïden (waaronder het grondstof van asteroïde Bennu), wat wees op een mogelijke exogene oorsprong. Echter, in de interstellaire ruimte was tot nu toe geen enkel echt suiker gevonden. De enige bekende verwante verbinding was glycolaldehyde – de eenvoudigste dioose, die wordt geclassificeerd als een hydroxyaldehyde, en niet als een echte sacharide.
Het klassieke model voor de vorming van complexe moleculen in de ruimte suggereert een stapsgewijze opbouw: eerst wordt een molecuul gevormd met één koolstofatoom, dan met twee, dan met drie – enzovoort. Maar met erytrolose bleek het anders te liggen. Onderzoekers, waaronder Jiménez-Serra, stelden een onverwachte verklaring voor: erytrolose wordt niet geleidelijk gevormd, maar door de combinatie van twee tweekoolstof-fragmenten – moleculen van glycolaldehyde en ethyleenglycol – rechtstreeks op het ijzige oppervlak van kosmisch stof. Deze moleculen botsen, kleven aan elkaar onder invloed van kosmische straling, en zo ontstaat een vierkoolstof-ketoose.
Kwantumchemische berekeningen en computeraudrochemische modellering hebben bevestigd dat dit mechanisme werkt bij temperaturen van ongeveer 20-30 K (dat is ongeveer min 250 graden Celsius), typisch voor ijzige stofdeeltjes in het centrum van de Melkweg – de regio waar de vondst werd gedaan.
Erytrolose bleek minstens 8-17 keer talrijker te zijn dan de driekoolstof-suikers glyceraldehyde en dihydroxyaceton, die helemaal niet werden aangetroffen in het gaswolk G+0.693-0.027. Het heeft verschillende unieke eigenschappen:
- Het eerste suiker dat is ontdekt in de interstellaire ruimte
- Het tweede chirale molecuul in de interstellaire ruimte (met een asymmetrische structuur, zoals een linker- en rechterhand)
- Het grootste acyclische (niet-cyclische) molecuul van 14 atomen dat is geïdentificeerd in de interstellaire ruimte.
De ontdekking gooit de kijk op hoe het leven is ontstaan omver. Ketozen zoals erytrolose worden in waterige omgevingen gemakkelijk omgezet in aldosen – met name in threose, dat tot de eenvoudige pentosen (vijfkoolstof-suikers) behoort. Threose wordt op zijn beurt beschouwd als een mogelijke voorloper van RNA – een molecuul dat, volgens veel wetenschappers, het eerste genetische materiaal van het leven op Aarde was.
Onderzoekers veronderstellen het volgende scenario: de suikers vormden zich in onze protosolaire nevel (de gas-stofwolk waaruit de zon en planeten zijn ontstaan), kwamen vervolgens terecht in kleine hemellichamen – kometen en asteroïden – en werden naar de jonge Aarde gebracht als gevolg van meteorietinslagen. Volgens berekeningen zouden tijdens de Late Zware Bombardement (ongeveer 4,1-3,8 miljard jaar geleden) tussen 0,5 en 50 miljoen ton van dit suiker op het oppervlak van onze planeet zijn gevallen. Deze enorme hoeveelheden organisch materiaal zouden hebben kunnen bijdragen aan de vorming van prebiotische soepen – chemische baden waarin de eerste moleculen van het leven ontstonden.
De ontdekking van erytrolose opent een nieuwe front in de astrochemie en astrobiologie. Wetenschappers zullen nu gericht zoeken naar andere suikers in interstellaire gaswolken en protoplanetaire schijven – in de eerste plaats ribose en deoxyribose, die de basis vormen van het huidige DNA en RNA. Dit onderzoek kan laten zien hoe universeel de processen van de vorming van sleutelbiomoleculen in de ruimte zijn.
De ontdekking bevestigt ook dat complexe prebiotische moleculen niet alleen worden geboren, maar ook overleven onder de extreme omstandigheden van de interstellaire ruimte – in koud, ijl gas, onder bombardement van kosmische straling. Dit betekent dat dergelijke moleculen overal in onze Melkweg en daarbuiten wijdverbreid kunnen zijn. En dat, op zijn beurt, vergroot enorm onze kennis over hoeveel werelden in het universum leven, vergelijkbaar met het aardse leven, kan ontstaan.
