V mezihvězdném prostoru byl objeven první cukr

Cukry jsou jedny ze základních chemických látek přítomných v rostlinných i živočišných organismech. Slouží jako zásobárna energie, stavební materiál (např. celulóza nebo chitin), tvoří kostru DNA, RNA a dalších látek (např. hormonů). Jednou z hlavních otázek ve výzkumu vzniku života je to, jak se na Zemi vytvořily první cukry, protože laboratorní experimenty ukazují, že za prebiotických podmínek nevznikaly v dostatečném množství.

Cukry, konkrétně ribóza a glukóza, byly již detekovány v meteoritech a planetkách, což naznačuje, že některé z těchto molekul mohly vzniknout v prapůvodním molekulárním mraku, ze kterého se naše Sluneční soustava vytvořila. Dosud však nebyl v mezihvězdném prostředí přímo detekován žádný cukr.

Mezinárodní tým vedený výzkumnicí Izaskun Jiménez-Serra nyní identifikoval první cukr v mezihvězdném prostoru: erythrulózu. Tato molekula je čtyřuhlíkatá ketóza (což jsou látky s ketoskupinou C=O) a má souhrnný vzorec C₄H₈O₄. Na Zemi se vyskytuje např. v malinách a používá se v samoopalovacích přípravcích. 

Erythrulóza byla detekována ze směru molekulárního mraku G+0,693−0,027, který se nachází poblíž centra Mléčné dráhy. Byla zde objevena během širokopásmových spektroskopických průzkumů provedených pomocí španělského 40metrového radioteleskopu v Yebes v Kastilském pohoří a 30metrového teleskopu francouzského Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM) umístěného ve španělské Sierra Nevadě.

Tým identifikoval 12 spektrálních čar, které odpovídají laboratornímu spektru erythrulózy. Při analýze spekter byl nalezen tento čtyřuhlíkatý cukr, ale žádné podobné tříuhlíkaté cukry (glyceraldehyd a dihydroxyaceton). Z porovnaní teoretické citlivosti jejich detekce vyplývá, že pokud jsou zde tříuhlíkaté cukry přítomné, je jejich koncentrace aspoň 8× až 17× nižší než koncentrace erythrulózy. „Tento objev byl nečekaný, protože v astrochemii převládá názor, že mezihvězdné molekuly zvětšují svou velikost postupným přidáváním uhlíkových atomů,“ říká Jiménez-Serra, hlavní autorka této práce. Ve spolupráci s chemiky z Univerzity ve španělské Extremaduře a Radboudovy univerzity v Nizozemsku výzkumný tým zjistil, že erythrulóza se může v mezihvězdném ledu tvořit z jednodušších dvouuhlíkatých alkoholů a aldehydů.

Erythrulóza není největší molekulou, která byla v mezihvězdném prostoru objevena: větší je např. fulleren s 60 atomy uhlíku (nazývaný buckminsterfulleren) nebo kyanopyren – polycyklický aromatický uhlovodík s čtyřmi benzenovými kruhy a jednou navázanou kyanoskupinou (–CN), který má souhrnný chemický vzorec C₁₇H₉N. Erythrulóza je však dosud největší necyklickou organickou molekulou objevenou v dalekém vesmíru.

Na základě množství erythrulózy naměřené v molekulárním mraku G+0,693−0,027 vědci odhadují, že během období pozdního velkého bombardování, k němuž došlo přibližně před 4,1–3,8 miliardami let, mohlo na povrch Země dopadnout 0,5 až 50 milionů tun tohoto cukru. Přítomnost erythrulózy v mezihvězdném prostoru tedy představuje alternativní zdroj cukrů, které mohly přispět ke vzniku prvních metabolických procesů na rané Zemi.

„Detekce erythrulózy je velmi vzrušující, protože otevírá možnost objevit ve vesmíru další cukry, jako je ribóza, která je součástí RNA, a další molekuly důležité pro vznik života,“ dodává Carlos Briones, spoluautor studie.

Článek byl publikován v časopise Nature Astronomy.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] www.nature.com
[2] phys.org