Международная группа астрономов под руководством Изаскун Хименес-Серра из Испанского астробиологического центра (CAB) сообщила о беспрецедентном открытии: в межзвёздной среде впервые обнаружен настоящий сахар — эритрулоза, четырёхуглеродная кетоза, известная землянам как составляющая малины и косметических средств для загара. Открытие опубликовано в журнале "Nature Astronomy" и доступно в препринте на arXiv.org под номером 2606.03313.
Астрономы направили два радиотелескопа — 40-метровый телескоп обсерватории Йебес (Испания) и 30-метровый телескоп IRAM (международная обсерватория) — на молекулярное облако G+0.693-0.027, расположенное в Центральной молекулярной зоне нашей Галактики на расстоянии около 26,7 тысячи световых лет от Солнца. Наблюдения велись в период с марта 2021 по апрель 2024 годоа и охватывали более 91 ГГц в диапазонах 7 мм, 3 мм и 2 мм. Команда обнаружила 12 спектральных линий, точно совпадающих с лабораторным спектром эритрулозы, измеренным в Университете Страны Басков. Надёжность открытия подтверждена низкой вероятностью случайного совпадения (всего 0,2%).
Казалось бы, забавный факт, но важно ли это? Важно, и вот почему. Сахара — фундаментальные биомолекулы, необходимые для жизни. Они служат источником энергии, входят в состав ДНК и РНК, участвуют в метаболических процессах. Вопрос о том, как простейшие сахара оказались на ранней Земле, остаётся одним из центральных в исследованиях происхождения жизни.
Ранее рибозу, глюкозу и другие моносахариды обнаруживали в метеоритах и астероидах (включая грунт астероида Бенну), что указывало на возможное экзогенное происхождение. Однако в межзвёздной среде до сих пор не находили ни одного настоящего сахара. Единственным известным родственным соединением был гликольальдегид — простейшая диоза, которую относят к гидроксиальдегидам, а не к истинным сахаридам.
Классическая модель формирования сложных молекул в космосе предполагает пошаговое наращивание: сначала образуется молекула из одного углеродного атома, потом из двух, потом из трёх — и так далее. Но с эритрулозой всё оказалось иначе. Исследователи, в том числе Хименес-Серра, предложили неожиданное объяснение: эритрулоза формируется не постепенно, а путём объединения двух двуглеродных фрагментов — молекул гликольальдегида и этиленгликоля — прямо на ледяной поверхности космических пылинок. Эти молекулы сталкиваются, слипаются под воздействием космического излучения, и рождается четырёхуглеродная кетоза.
Квантово-химические расчёты и компьютерное астрохимическое моделирование подтвердили, что такой механизм работает при температурах около 20−30 К (это примерно минус 250 градусов Цельсия), типичных для ледяных пылинок в центре Галактики - регионе, где и была обнаружена находка.
Эритрулоза оказалась как минимум в 8-17 раз более распространённой, чем трёхуглеродные сахара глицеральдегид и дигидроксиацетон, которые в облаке G+0.693-0.027 не обнаружены вообще. Она обладает несколькими уникальными свойствами:
- Первый сахар, обнаруженный в межзвёздной среде
- Вторая хиральная молекула в межзвёздном пространстве (с асимметричной структурой, как левая и правая рука)
- Крупнейшая ациклическая (нециклическая) молекула из 14 атомов, идентифицированная в межзвёздной среде.
Открытие переворачивает представление о том, как могла зародиться жизнь. Кетозы вроде эритрулозы легко преобразуются в водной среде в альдозы — в частности, в треозу, которая относится к простым пентозам (пятиуглеродным сахарам). Треоза, в свою очередь, рассматривается как возможный предшественник РНК — молекулы, которая, по мнению многих учёных, была первым генетическим материалом жизни на Земле.
Исследователи предполагают следующий сценарий: сахара образовались в нашей протосолнечной туманности (газопылевом облаке, из которого сформировались Солнце и планеты), затем попали в состав малых тел — комет и астероидов, и были доставлены на молодую Землю в результате метеоритной бомбардировки. По расчётам, во время поздней тяжёлой бомбардировки (примерно 4,1−3,8 миллиарда лет назад) на поверхность нашей планеты могло упасть от 0,5 до 50 миллионов тонн этого сахара. Эти огромные количества органического вещества могли способствовать формированию пребиотических бульонов — химических бань, в которых зарождались первые молекулы жизни.
Обнаружение эритрулозы открывает новый фронт в астрохимии и астробиологии. Теперь учёные будут целенаправленно искать другие сахара в межзвёздных облаках и протопланетных дисках — прежде всего рибозу и дезоксирибозу, которые служат основой современной ДНК и РНК. Это исследование может показать, насколько универсальны процессы образования ключевых биомолекул в космосе.
Открытие также подтверждает, что сложные пребиотические молекулы не только рождаются, но и выживают в экстремальных условиях межзвёздной среды — в холодном, разреженном газе, под бомбардировкой космическими лучами. Это значит, что такие молекулы могут быть распространены повсеместно в нашей Галактике и за её пределами. А это, в свою очередь, сильно расширяет наши представления о том, во скольких мирах во Вселенной может возникнуть жизнь, подобная земной.
