Міжнародна група астрономів під керівництвом Ісаскун Хіменес-Серра з Іспанського астробіологічного центру (CAB) повідомила про безпрецедентне відкриття: у міжзоряному середовищі вперше виявлено справжній цукор — еритролозу, чотиривуглецеву кетозу, відому землянам як складова малини та косметичних засобів для засмаги. Відкриття опубліковано в журналі "Nature Astronomy" та доступне у препринті на arXiv.org під номером 2606.03313.
Астрономи спрямували два радіотелескопи — 40-метровий телескоп обсерваторії Єбес (Іспанія) та 30-метровий телескоп IRAM (міжнародна обсерваторія) — на молекулярну хмару G+0.693-0.027, розташовану в Центральній молекулярній зоні нашої Галактики на відстані близько 26,7 тисячі світлових років від Сонця. Спостереження велися в період з березня 2021 по квітень 2024 року і охоплювали понад 91 ГГц у діапазонах 7 мм, 3 мм та 2 мм. Команда виявила 12 спектральних ліній, що точно збігаються з лабораторним спектром еритролози, виміряним в Університеті Країни Басків. Надійність відкриття підтверджена низькою ймовірністю випадкового збігу (лише 0,2%).
Здавалося б, кумедний факт, але чи це важливо? Важливо, і ось чому. Цукри — фундаментальні біомолекули, необхідні для життя. Вони служать джерелом енергії, входять до складу ДНК та РНК, беруть участь у метаболічних процесах. Питання про те, як найпростіші цукри опинилися на ранній Землі, залишається одним із центральних у дослідженнях походження життя.
Раніше рибозу, глюкозу та інші моносахариди виявляли в метеоритах та астероїдах (включно з ґрунтом астероїда Бенну), що вказувало на можливе екзогенне походження. Однак у міжзоряному середовищі досі не знаходили жодного справжнього цукру. Єдиною відомою спорідненою сполукою був глікольальдегід — найпростіша діоза, яку відносять до гідроксиальдегідів, а не до справжніх сахаридів.
Класична модель формування складних молекул у космосі передбачає покрокове нарощування: спочатку утворюється молекула з одного вуглецевого атома, потім з двох, потім з трьох — і так далі. Але з еритролозою все виявилося інакше. Дослідники, зокрема Хіменес-Серра, запропонували несподіване пояснення: еритролоза формується не поступово, а шляхом об'єднання двох двовуглецевих фрагментів — молекул глікольальдегіду та етиленгліколю — прямо на крижаній поверхні косвоих пилинок. Ці молекули стикаються, злипаються під впливом космічного випромінювання, і народжується чотиривуглецева кетоза.
Квантово-хімічні розрахунки та комп'ютерне астрохімічне моделювання підтвердили, що такий механізм працює при температурах близько 20−30 К (це приблизно мінус 250 градусів Цельсія), типових для крижаних пилинок у центрі Галактики — регіоні, де й було зроблено знахідку.
Еритролоза виявилася щонайменше у 8-17 разів поширенішою, ніж тривуглецеві цукри гліцеральдегід і дигідроксіацетон, які в хмарі G+0.693-0.027 не виявлені взагалі. Вона має кілька унікальних властивостей:
- Перший цукор, виявлений у міжзоряному середовищі
- Друга хіральна молекула в міжзоряному просторі (з асиметричною структурою, як ліва і права рука)
- Найбільша ациклічна (нециклічна) молекула з 14 атомів, ідентифікована в міжзоряному середовищі.
Відкриття перевертає уявлення про те, як могло зародитися життя. Кетози на кшталт еритролози легко перетворюються у водному середовищі на альдози — зокрема, на треозу, яка належить до простих пентоз (п'ятивуглецевих цукрів). Треоза, у свою чергу, розглядається як можливий попередник РНК — молекули, яка, на думку багатьох вчених, була першим генетичним матеріалом життя на Землі.
Дослідники припускають наступний сценарій: цукри утворилися в нашій протосонячній туманності (газопиловій хмарі, з якої сформувалися Сонце та планети), потім потрапили до складу малих тіл — комет та астероїдів, і були доставлені на молоду Землю внаслідок метеоритного бомбардування. За розрахунками, під час пізнього важкого бомбардування (приблизно 4,1−3,8 мільярда років тому) на поверхню нашої планети могло впасти від 0,5 до 50 мільйонів тонн цього цукру. Ці величезні кількості органічної речовини могли сприяти формуванню пребіотичних бульйонів — хімічних ванн, у яких зароджувалися перші молекули життя.
Виявлення еритролози відкриває новий фронт в астрохімії та астробіології. Тепер вчені будуть цілеспрямовано шукати інші цукри в міжзоряних хмарах і протопланетних дисках — насамперед рибозу і дезоксирибозу, які слугують основою сучасної ДНК і РНК. Це дослідження може показати, наскільки універсальні процеси утворення ключових біомолекул у космосі.
Відкриття також підтверджує, що складні пребіотичні молекули не тільки народжуються, але й виживають в екстремальних умовах міжзоряного середовища — у холодному, розрідженому газі, під бомбардуванням космічними променями. Це означає, що такі молекули можуть бути поширені всюди в нашій Галактиці та за її межами. А це, своєю чергою, сильно розширює наші уявлення про те, в якій кількості світів у Всесвіті може виникнути життя, подібне до земного.
