Cukrot találtak a Tejútrendszerben: magyarázatot adhat az élet kialakulására a Földön
Lehetséges, hogy a világűrben rejlik a válasz az élet eredetének egyik legnagyobb rejtélyére?
A kutatók régóta úgy gondolják, hogy mivel az általunk ismert élet egyik alapfeltétele a cukor, annak jelen kellett lennie a kozmosz korai napjaiban, de a cukor laboratóriumi „létrehozására” tett kísérletek nagyrészt kudarcot vallottak.
Nem csoda: a csillagközi térben található fagyos gáz- és porfelhők valószínűtlen helynek tűnhetnek az összetett kémia számára. A hőmérséklet az abszolút nulla fok közelében mozog, a nyomás pedig nagyságrendekkel alacsonyabb, mint a Földön. Bár egyes kémiai reakciók itt csak ritkán fordulnak elő, az elmúlt sokmillió év lehetővé tette, hogy egyre összetettebb szerves molekulák halmozódjanak fel benne. Ezután a felhő saját tömegvonzása miatt fokozatosan összesűrűsödik, míg a közepén végül csillag gyullad be – ebből a folyamatból születnek a csillagok és a bolygórendszerek.
Ezért a csillagászok molekuláris felhőket figyelnek meg a Tejútrendszer galaktikus központja közelében, ahol hatalmas gáz- és poroszlopok hozták létre azt, amit Izaskun Jiménez-Serra, a spanyol Asztrobiológiai Központ asztrofizikusa „a Tejútrendszer leggazdagabb kémiai lelőhelyeinek” nevez.
Egy, az általa vezetett és tegnap megjelent tanulmányban, amelyben két rádióteleszkópot – a spanyolországi Yebes 40 méteres és az IRAM 30 méteres távcsövet – irányítottak egy molekuláris felhőre,
a kutatók cukrot, egészen pontosan eritrulózt, egy négy szénatomos monoszacharidot észleltek.
Ezek a molekulák kisebb égitestekre, például üstökösökre és aszteroidákra kerülhettek, majd onnan fiatalabb bolygókra, például a korai Földre is eljuthattak. Ez a tanulmány az első, amelyben cukornak minősülő molekulát azonosítottak csillagközi térben – vagyis magában a csillagok közötti gázfelhőben, nem pedig egy Földre hozott mintában.
A kutatók szerint körülbelül 4,1–3,8 milliárd évvel ezelőtt 0,5 és 50 millió tonna közötti mennyiségű eritrulóz érkezhetett a Föld felszínére az úgynevezett késői nagy bombázás (Late Heavy Bombardment) idején — ez az a korszak, amikor a mainál jóval intenzívebben csapódtak be aszteroidák és üstökösök a fiatal bolygókba, köztük a Földbe is.
Ez komolyan felveti annak lehetőségét, hogy az élet egyes alapvető összetevői már a kozmoszban kialakultak, mielőtt elérték volna akkor még ifjú bolygónkat.
Jelentős felfedezés, mert a cukrok az élet kulcsfontosságú összetevői közé tartoznak
„Az eritrulóz kimutatása azért is izgalmas, mert megnyitja a lehetőséget más cukrok, például az RNS részét képező ribóz, valamint az élet eredete szempontjából fontos más molekulák felfedezésére az űrben” – mondta Carlos Briones, a tanulmány társszerzője.
A felfedezés megerősíti azt a koncepciót, hogy az élethez szükséges kémiai összetevők széles körben megtalálhatók az űrben – vagyis akár azt is, hogy az élet más bolygókon is kialakulhatott.
A cukrok létfontosságú molekulák az élethez, energiát biztosítanak, és a DNS és az RNS kulcsfontosságú alkotóelemei. A DNS a sejtek genetikai információinak elsődleges hordozója, míg az RNS számos alapvető funkciót lát el.
A tudósok azonban soha nem tudták pontosan megmondani, hogyan keletkeztek a cukrok bolygónkon.
„Fontosságuk ellenére az élet eredetével kapcsolatos kutatások egyik fő kérdése, hogy hogyan keletkeztek az első cukrok a Földön, mivel laboratóriumi kísérletek azt mutatják, hogy prebiotikus (az élet kialakulása előtti – a szerk. megj.) körülmények között nem képződnek elegendő mennyiségben” – mondták a kutatók. „Korábban már kimutattak cukrokat, például ribózt és glükózt meteorit- és aszteroidamintákban, ami arra utal, hogy ezek közül néhány molekula abból az ősi molekuláris felhőből származhatott, amelyből a Naprendszerünk kialakult. Azonban eddig még soha nem sikerült közvetlenül cukrot kimutatni a csillagközi térben.”
Az utolsó mondat a kutatás igazi tétje: aszteroidákban és meteoritokban – tehát már kialakult, szilárd égitestekben – korábban is találtak cukrot, ez a jelen felfedezés előtt is ismert volt. Az eritrulóz azért számít mégis az elsőnek, mert ez az első eset, hogy magát a csillagközi gázfelhőt „kapták rajta” cukorral – vagyis azt a közeget, ami még jóval a csillagok és bolygók kialakulása előtti állapotot mutatja. A felhő, amelyben megtalálták (G+0.693−0.027), a Földtől mintegy 26 700 fényévre van.
A nemzetközi csapat a felfedezés megerősítésére 12 különálló, a felhőből származó rádiójelet hasonlított össze az eritrulóz laboratóriumban mért egyedi spektrális ujjlenyomatával.
Spektrális ujjlenyomat azt jelenti, hogy minden molekula – ahogy forog vagy rezeg – nagyon jellegzetes, csak rá jellemző mintázatban bocsát ki rádióhullámokat, pontosan meghatározott frekvenciákon. Ez a mintázat olyan egyedi, mint egy ujjlenyomat: ha a csillagközi felhőből érkező rádiójelek frekvenciái pontosan egyeznek egy adott molekula – itt az eritrulóz – laborban előre megmért mintázatával, az bizonyítja, hogy az adott molekula tényleg jelen van a felhőben.
A kutatás vezetője, Jiménez-Serra kezdetben szkeptikus volt, mert a háromszén-atomos cukrokat korábban nem sikerült kimutatniuk a felhőben – majd meglepve tapasztalta, hogy az eritrulóz jelei egyre világosabban egyeztek a megfigyelt adatokkal. Ahogy fogalmazott: „a szívem hevesen verni kezdett”.
A cukrokat aszerint csoportosítjuk, hány szénatom alkotja a vázukat: a háromszénatomos cukrokat triózoknak (pl. glicerinaldehid), a négyszénatomosakat tetrózoknak (ide tartozik az eritrulóz is), az öt szénatomosakat pentózoknak (pl. az RNS-ben lévő ribóz), a hat szénatomosakat pedig hexózoknak nevezzük (pl. a szőlőcukor/glükóz). A tanulmány szerint meglepő módon a négyszénatomos eritrulózból legalább nyolcszor több van a felhőben, mint a háromszénatomos rokonaiból – ez azért furcsa, mert a kémikusok korábban azt feltételezték, hogy minél nagyobb egy molekula, annál ritkábban fordul elő.
A kutatók szerint az eritrulóz csillagközi felfedezése arra utal, hogy a csillagközi közeg megfelelő cukorforrás lehetett az első nukleinsavak kialakulásához – nemcsak a korai Földön, hanem az Univerzum más pontjain is.
További elemzések kimutatták, hogy az eritrulóz természetes módon is kialakulhat az űrben lévő jeges porszemcsékben, sokkal egyszerűbb molekulákból – konkrétan kétszén-atomos aldehidekből és alkoholokból; a modellezést a spanyolországi Extremadurai Egyetem és a hollandiai Radboud Egyetem kémikusai végezték. Ez a mechanizmus azért is meglepő, mert a mérések szerint az eritrulóz legalább nyolcszor gyakoribb, mint a hasonló, háromszén-atomos cukrok, amelyeket egyáltalán nem sikerült kimutatni – ez ellentmond annak az elképzelésnek, hogy az összetett molekulák szénatomonként, fokozatosan épülnek fel.
A Földön ez a cukor gyakran megtalálható a málnában és még a műbarnító termékekben is. Bár maga az eritrulóz nem az a cukor, amely a DNS-ben vagy az RNS-ben található, felfedezése azt mutatja, hogy komplex cukrok természetes módon is létrejöhetnek az űrben. Ez valószínűbbé teszi, hogy más biológiailag fontos cukrok – különösen a ribóz, amely az RNS részét képezi – szintén létezhetnek a csillagközi felhőkben.
Rum illatú és málna ízű világegyetem
Az eritrulóz-felfedezés nem áll teljesen egyedül: 2025 decemberében egy másik nemzetközi kutatócsoport, a Tohoku Egyetem (Japán) által vezetett, Yoshihiro Furukawa nevéhez köthető csapat a NASA OSIRIS-REx küldetése által hazahozott Bennu-aszteroida mintáiban is talált cukrokat – ribózt és glükózt –, a Nature Geoscience-ben publikálva.
Ez a felfedezés más jellegű: nem egy távoli gázfelhő rádiójeleiről van szó, hanem egy fizikailag Földre hozott, szilárd mintáról, amit itt, laborban elemeztek. A két eredmény együtt azonban ugyanabba az irányba mutat: a cukor, az élet egyik alapvető építőköve, úgy tűnik, nem ritka véletlen a Naprendszerben és azon túl sem, hanem a csillagközi kémia természetes, ismétlődő terméke.
A Tejútrendszer amúgy sem most szerzett magának ínyenc hírnevet: a galaxis közepéhez közeli Sagittarius B2 nevű felhőről korábban kiderült, hogy rum illatú és málna ízű vegyületeket rejt – és most, hogy ezt kiegészíti az azonos gyümölcsben, a málnában is megtalálható eritrulóz felfedezése, kezd kirajzolódni egy szokatlanul finom kép a galaxis közepéről: úgy tűnik, odafent nem csak az élet építőkövei, hanem a koktélalapanyagok is bőségesen teremnek.