Прошло исследование: астрономы обнаружили четырехъуглеродный сахар в космосе

Межзвёздное пространство, ранее рассматриваемое как пустота, лишённая жизни, стало источником уникальных химических соединений. В последние десятилетия учёные выявили в гигантских газовых туманностях между звёздами предшественники белков, компоненты клеточных мембран и другие важные молекулы. Недавно на платформе arXiv была опубликована статья, сообщающая об обнаружении первого четырёхуглеродного сахара в межзвёздной среде. Это открытие имеет существенное значение для понимания процессов зарождения жизни на Земле.

Речь идёт об эритрулозе — кетозном сахаре с четырьмя атомами углерода, обнаруженном в молекулярном облаке G+0.693-0.027 с использованием 40-метрового радиотелескопа Йебеса и 30-метрового телескопа Института радиоастрономии в Париже (IRAM). Исследователи анализировали спектральные линии облака и выявили эритрулозу с вероятностью случайного обнаружения всего 0,2%. Важно отметить, что трёхъуглеродные сахара, такие как глицеральдегид, в этом облаке не обнаружены. Эритрулоза продемонстрировала в восемь раз более высокую распространённость по сравнению с её трёхъуглеродными аналогами. Этот факт ставит вопрос о механизмах формирования четырёхуглеродных сахаров без участия трёхъуглеродных предшественников.

Для выяснения этого вопроса учёные применили квантово-химические модели и метод кинетического моделирования Монте-Карло (КМК). Было установлено, что эритрулоза образуется не путём последовательного добавления атомов углерода, а из двухуглеродных фрагментов, таких как гликоальдегид и этиленгликоль, на ледяных поверхностях микроскопических пылевых частиц. В молекулярных облаках эти частицы подвергаются воздействию космической радиации и атомарного водорода, что инициирует химические реакции и приводит к образованию эритрулозы без участия трёхъуглеродных предшественников.

Четырёхуглеродные сахара играют важную роль в происхождении жизни. В современной биологии ДНК и РНК используют пятиуглеродный сахар рибозу для хранения и передачи генетической информации. На ранней Земле синтез рибозы представлял собой сложную задачу, поэтому астробиологи предполагают, что до появления ДНК и РНК могли существовать генетические полимеры, содержащие инструкции для жизни.

Одним из ключевых кандидатов на роль такого предшественника является нуклеиновая кислота, основанная на четырёхуглеродном сахаре треозе. Кетозные сахара, такие как эритрулоза, при наличии жидкой воды легко трансформируются в альдозные сахара, включая треозу. Таким образом, эритрулоза, обнаруженная в межзвёздном облаке, напрямую связана с возможным предшественником ДНК.

Значительное количество эритрулозы и других сложных сахаров могло быть доставлено на Землю в результате поздней интенсивной метеоритной бомбардировки. Когда земные океаны остыли, эти соединения стали доступны для химических реакций.

Несмотря на наличие некоторых неопределённостей, таких как низкая частота обнаружения по сравнению с моделями, публикация подчёркивает необходимость дальнейших исследований. Статья убедительно демонстрирует, что потенциальные строительные блоки жизни активно синтезируются в межзвёздной среде. Для запуска биологического процесса на подходящей планете необходимы лишь эффективный механизм доставки и благоприятные условия. Это открытие приближает нас к разгадке тайны происхождения жизни.