|
Обнаружили четырехъуглеродный сахар в космосе
|
|
|
|
Пространство между звездами может казаться бесплодной пустыней, но за последние несколько десятилетий ученые находили в нем всевозможные интересные химические вещества. От предшественников белков до строительных блоков клеточных мембран — в гигантских газовых облаках между звездами было сделано множество открытий новых молекул. Теперь новая статья, доступная на сервере препринтов arXiv, подробно описывает открытие первого в истории четырехъуглеродного сахара в межзвездной среде (МЗС), и это еще один кирпичик на пути к пониманию того, как зародилась жизнь на Земле.
|
|
|
|
Имеющийся сахар называется эритрулозой, это разновидность «кетозного» сахара, который, как вы уже догадались, состоит из цепочки с четырьмя атомами углерода. Исследователи обнаружили его в знаменитом богатом молекулярном облаке, известном как G+0,693-0,027, названном, по-видимому, потому что они любят мучить журналистов, пишущих о нем. В поисках этого вещества они использовали два мощных радиотелескопа — 40-метровый телескоп Йебеса и 30-метровый телескоп IRAM — и просеивали плотные спектральные линии облака, чтобы найти свою цель.
|
|
|
|
И они её нашли — с такой точностью, что вероятность случайного появления этих конкретных спектральных линий составляла всего 0,2%.
|
|
|
|
Но что может быть ещё интереснее, так это то, чего они не нашли — никаких трёхъуглеродных сахаров. Эритрулоза была как минимум в восемь раз более распространена, чем её трёхъуглеродные аналоги, такие как глицеральдегид. Отсюда возникает вопрос: как образовался четырёхъуглеродный сахар без каких-либо трёхъуглеродных сахаров, которые могли бы послужить затравкой?
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы раскрыть этот путь, исследователи обратились к передовым квантово-химическим моделям и типу моделирования, известному как кинетическое моделирование Монте-Карло (КМК). В ходе этих тестов они обнаружили, что эритрулоза, вероятно, не образуется по одному атому углерода за раз. Вместо этого он образуется, когда двухъуглеродные фрагменты, такие как гликоальдегид и этиленгликоль, соединяются на ледяных поверхностях микроскопических пылевых частиц.
|
|
|
|
В молекулярных облаках эти типы частиц постоянно подвергаются бомбардировке космическими лучами и атомарным водородом, создавая радикальные фрагменты, которые приводят в движение эту реакцию, в результате чего образуется четырехъуглеродный сахар без необходимости в каких-либо трехъуглеродных предшественниках.
|
|
|
|
Этот конкретный четырехъуглеродный сахар имеет огромное значение для происхождения жизни. Современная биология использует ДНК и РНК для хранения и передачи генетической информации, причем в обоих случаях используется пятиуглеродный сахар, известный как рибоза. Однако рибозу крайне сложно синтезировать в условиях ранней Земли, поэтому астробиологи выдвинули гипотезу, что до появления современных ДНК и РНК существовал предшественник генетического полимера, содержавший инструкции для жизни.
|
|
|
|
Одним из ведущих кандидатов на роль этого предшественника является нуклеиновая кислота треоза, которая использует четырехъуглеродный сахарный остов, называемый треозой. А в присутствии жидкой воды кетозные сахара, такие как эритрулоза, легко превращаются в альдозные сахара, такие как треоза. Другими словами, обнаруженный нами в межзвездном облаке четырехъуглеродный сахар обеспечивает прямую химическую связь с возможным предшественником ДНК.
|
|
|
|
Важно отметить, что мы уже знаем, что большое количество этих сахаров было отложено на Земле во время поздней тяжелой бомбардировки, когда ранняя планета постоянно подвергалась ударам космических камней. Это означает, что к тому времени, когда океаны Земли достаточно остыли, чтобы поддерживать химические процессы, было достаточно эритрулозы и других сложных сахаров для начала реакций.
|
|
|
|
В статье были некоторые неопределенности, например, крайне низкая частота обнаружения по сравнению с оценочной частотой, полученной в результате моделирования, но это лишь означает, что предстоит еще много работы. Эта статья с достаточной степенью достоверности показывает, что потенциальные предшественники строительных блоков жизни активно создаются между звездами. Для запуска биологического процесса на благоприятной планете достаточно лишь механизма доставки и некоторой доли случайности, и теперь мы на шаг ближе к завершению этой картины.
|
|
|
|
Источник
|
