Астрономы обнаружили четырехуглеродный сахар в космосе

Межзвездное пространство, ранее считавшееся пустотой, продолжает удивлять ученых своим химическим богатством. Недавно астрономы совершили прорыв, впервые обнаружив в глубинах космоса полноценный сахар — эритрулозу (C₄H₈O₄). Эта молекула, состоящая из четырех атомов углерода, не просто еще одно сложное органическое соединение, а ключ к разгадке того, как на ранней Земле могла зародиться жизнь.

Открытие в молекулярном облаке

Сенсационная находка была сделана международной командой астробиологов под руководством Изаскун Хименес-Серра из испанского Центра астробиологии. Исследователи направили два мощных радиотелескопа — 40-метровый телескоп Йебеса и 30-метровый телескоп IRAM — на химически богатое молекулярное облако G+0.693-0.027 в центре Млечного Пути. Сканируя спектральные линии облака, команда смогла идентифицировать 17 переходов, характерных для эритрулозы. Вероятность случайного совпадения сигнала составила всего 0,2%, что с высокой достоверностью подтверждает наличие молекулы.

Почему это открытие стало неожиданностью?

По-настоящему удивило ученых то, чего они не нашли. Трехуглеродные сахара, такие как глицеральдегид, которые по логике должны были служить строительными блоками для более сложной молекулы, в облаке отсутствовали. Более того, распространенность эритрулозы оказалась как минимум в восемь раз выше, чем можно было бы ожидать.

Этот парадокс заставил исследователей искать альтернативные пути формирования. С помощью квантово-химических моделей и кинетического моделирования Монте-Карло было установлено, что эритрулоза не собирается из атомов углерода по одному. Она рождается на ледяных поверхностях микроскопических пылевых частиц в результате реакции между двумя двухуглеродными фрагментами — гликоальдегидом и этиленгликолем. Этот процесс запускается под воздействием космической радиации и атомарного водорода, что позволяет получать четырехуглеродный сахар, минуя стадию «строительства» из трехуглеродных звеньев.

Недостающее звено в происхождении жизни

Значение этого открытия выходит далеко за пределы астрохимии. Современные ДНК и РНК для хранения генетической информации используют пятиуглеродный сахар — рибозу. Однако синтез рибозы в условиях ранней Земли был крайне сложным процессом. Поэтому ученые предполагают, что до ДНК и РНК существовал более простой предшественник — треозная нуклеиновая кислота (ТНК), в основе которой лежит четырехуглеродный сахар треоза.

Обнаруженная в межзвездном облаке эритрулоза является кетозным сахаром. В присутствии жидкой воды она легко превращается в альдозный сахар — треозу — основной компонент ТНК. Таким образом, в космосе обнаружено прямое химическое звено к гипотетическому предшественнику генетического кода.

Космическая доставка ингредиентов жизни

Ученые давно предполагают, что ключевые для жизни соединения были доставлены на молодую Землю во время поздней тяжелой бомбардировки, когда наша планета подвергалась интенсивным метеоритным атакам. Это исследование показывает, что сложные сахара, подобные эритрулозе, способны активно синтезироваться в космосе и, следовательно, могли быть частью этого космического груза. Когда первичные океаны остыли, они уже содержали готовый набор химических элементов, необходимых для запуска биологических процессов.

Хотя в работе остается ряд неопределенностей, она с большой долей уверенности доказывает главное: потенциальные строительные блоки жизни активно и непрерывно формируются в глубинах космоса. Остается лишь механизм доставки на подходящую планету и немного удачи, чтобы эволюция сделала свой первый шаг.