W przestrzeni międzygwiezdnej odkryto pierwszy prawdziwy cukier
W centrum Galaktyki, w chmurze molekularnej G+0.693−0.027, unosi się obłok gazu i pyłu o temperaturze zaledwie kilkunastu kelwinów. Jego gęstość jest milion razy mniejsza niż ziemskiej atmosfery. To miejsce z pozoru najmniej sprzyjające chemii życia. A jednak właśnie tam zespół hiszpańskich i holenderskich astronomów, kierowany przez Izaskun Jiménez-Serrę z Centrum Astrobiologii w Madrycie, znalazł cząsteczkę, która od dekad była przedmiotem poszukiwań – prawdziwy cukier.
Nie byle jaki cukier, erytrulozę o wzorze C4H8O4. To pierwszy cukier – monosacharyd – wykryty w przestrzeni międzygwiazdowej. Wcześniej udawało się jedynie znaleźć aldehyd glicerynowy, który według ścisłej definicji nie jest cukrem.
Naukowcy „nasłuchiwali” chmurę molekularną za pomocą radioteleskopów Yebes 40 m i IRAM 30 m, rejestrując fale radiowe emitowane przez wirujące cząsteczki. Każda molekuła obraca się w charakterystyczny sposób i emituje promieniowanie o ściśle określonych częstotliwościach – to jej sygnatura, odcisk palca. Erytruloza zdradziła się kilkunastoma takimi liniami widmowymi, dopasowanymi z dużą precyzją do przewidywań teoretycznych. Statystyczne prawdopodobieństwo, że to przypadek, autorzy oszacowali na ułamek procenta.
Co interesujące, erytruloza okazała się przynajmniej co najmniej osiem razy liczniejsza niż jej kuzyni – aldehyd glicerynowy i dihydroksyaceton – których w ogóle nie udało się wykryć ze względu na ograniczenia czułości instrumentów. To zaskakujące, bo w chemii panuje reguła, że im większa cząsteczka, tym rzadsza. Tu jest odwrotnie. Autorzy tłumaczą to tym, że mniejsze cząsteczki łatwiej rozpada promieniowanie ultrafioletowe, większe mają więcej sposobów na rozproszenie energii i przetrwanie.
Symulacje komputerowe oraz obliczenia kwantowo-chemiczne wskazują też, jak taki cukier mógł w ogóle powstać na powierzchni lodowych ziaren pyłu międzygwiazdowego. Punktem wyjścia są dwie znacznie prostsze i bardziej pospolite cząsteczki, aldehyd glicerynowy i glikol etylenowy. Z nich powstała erytruloza. To proces powolny jak na warunki laboratoryjne, ale w skali milionów lat trwania obłoku molekularnego zupełnie wystarczający.
Odkrycie to ma znaczenie dla badania początków życia na Ziemi. Laboratoryjne próby odtworzenia prebiotycznych warunków wczesnej Ziemi od dawna nie dają zadowalających ilości cukrów, które są kluczowym składnikiem kwasów nukleinowych. Skoro jednak podobne cząsteczki znajdowano już w meteorytach i na powierzchni asteroidy Bennu, od dawna podejrzewano, że część cukru mogła przybyć z kosmosu, uformowana jeszcze przed narodzinami Układu Słonecznego. Wykrycie erytrulozy w obłoku międzygwiazdowym po raz pierwszy pokazuje, że taki scenariusz jest realny.
Erytruloza jest też cząsteczką chiralną, istnieje w dwóch lustrzanych odmianach. To dopiero druga taka cząsteczka znaleziona w kosmosie (pierwszą był tlenek propylenu, odkryty w 2016 roku). A życie na Ziemi, jak wiadomo, jest uparcie jednostronne. Białka budujemy tylko z lewoskrętnych aminokwasów, a cukry – tylko z prawoskrętnych. Skąd wzięła się ta asymetria, wciąż nie wiadomo.
Więcej: Detection of a four-carbon sugar in interstellar space.
Komentarze (0)