Астрономы нашли сахарид в межзвездной среде

Астрономы при помощи наземных радиотелескопов обнаружили эритрулозу, которая входит, например, в состав малины, в молекулярном облаке G+0.693-0.027 в Млечном Пути. Это первый случай регистрации сахарида в межзвездной среде, и он подтверждает идею о том, что такие сложные пребиотические молекулы могут там рождаться и выживать, попадая затем в состав малых тел. Препринт исследования опубликован на сайте arXiv.org. 

Сахара — одни из ключевых молекул, необходимых для существования жизненных форм. Они принимают участие в метаболических циклах, служат структурным элементом и входят в состав остова нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Поиски ответа на вопрос о том, как простейшие сахара оказались на ранней Земле, необходимы для понимания того, как зародилась жизнь на нашей планете и может ли она существовать за ее пределами. Ряд сахаров, в том числе рибоза и фруктоза, обнаружен в веществе метеоритов, а также грунте астероида Бенну, что вместе с данными лабораторных экспериментов позволяет предполагать, что эти сложные молекулы могут рождаться в межзвездной среде.

Однако к настоящему моменту в межзвездных облаках (и в ядре кометы) найден лишь гликольальдегид — простейшая диоза, которая все же считается гидроксиальдегидом, родственным сахарам, а не истинным сахаридом. Это связано со сложностью получения вращательных спектров сахаров в газовой фазе в лабораторных условиях, которую лишь недавно удалось преодолеть благодаря сверхбыстрому испарению при помощи лазера и получить необходимые данные для рибозы, 2-дезоксирибозы и эритрулозы.

Группа астрономов во главе с Изаскун Хименес-Серрой (Izaskun Jiménez-Serra) из Испанского астробиологического центра сообщила об обнаружении в межзвездной среде эритрулозы. Ученые исследовали молекулярное облако G+0.693-0.027, расположенное в Центральной Молекулярной Зоне нашей галактики, на расстоянии около 28 тысяч световых лет от Солнца. Наблюдения велись при помощи 40-метрового радиотелескопа Обсерватории Йебеса и 30-метрового радиотелескопа IRAM в период с 2021 по 2024 год. G+0.693-0.027 уже неоднократно становилось предметом интереса разных групп астрохимиков, в нем найдено много разных сложных молекул, в том числе важных для живых организмов. 

Эритрулоза относится к кетозам, содержит четыре атома углерода и входит в состав ягод малины, а также средств для загара. Она стала крупнейшей ациклической молекулой и второй по счету хиральной молекулой, обнаруженной в межзвездной среде. Ее колонковая плотность составляет 8,7 × 10²³ частиц на квадратный сантиметр, похожее значение наблюдается и для гликольальдегида, также замеченного в облаке. При этом ученые не нашли там следов глицеральдегида и дигидроксиацетона (сахаров с тремя атомами углерода), что означает, что эритрулоза, по-видимому, встречается в 8–17 раз чаще них, что необычно. Глицерина, как возможного прекурсора эритрулозы, тоже не обнаружено.

Исследователи предполагают, что эритрулоза в G+0.693-0.027 могла возникнуть в результате реакции между радикалами гликоальдегида и этиленгликоля — оба этих соединения найдены в облаке в достаточно больших концентрациях. Сама же реакция может протекать на твердой поверхности аморфного водяного льда, покрывающего пылинки в межзвездной среде, при температурах, типичных для температур пыли в направлении центра Млечного Пути (около 20–30 кельвин).

Таким образом, обнаружение эритрулозы — прямое доказательство того, что сложные хиральные молекулы, в том числе пребиотические, могут рождаться и выживать в межзвездной среде. В случае Солнечной системы сахара могли образоваться в протосолнечной туманности и затем попасть в состав малых тел, которые в дальнейшем бомбардировали юную Землю. А кетозы, такие как эритрулоза, могут в водной среде легко превращаться в треозу и эритрозу, что может приводить к возникновению молекулы ТРК — возможного предшественника РНК.

А еще в грунте астероидов и метеоритов уже найдены все нуклеиновые основания — «кирпичики» молекул ДНК и РНК.