Kosmose aptiktas cukrus, kurio ten niekas nebuvo radęs: tai keičia klausimą apie gyvybės pradžią

Cukrus dažniausiai siejame su virtuve, vaisiais ar saldumynais, bet mokslininkams jis reiškia kur kas daugiau. Be tam tikrų cukrų nebūtų DNR ir RNR karkaso, nebūtų tokios medžiagų apykaitos, kokią pažįstame, ir nebūtų paprasto atsakymo į klausimą, iš ko galėjo prasidėti pirmieji gyvybei reikalingi procesai.

Ilgą laiką viena didelė mįslė buvo labai paprasta: jei cukrūs tokie svarbūs gyvybei, iš kur jų atsirado ankstyvojoje Žemėje? Laboratoriniai bandymai rodo, kad sąlygomis, kurios galėjo būti jaunoje planetoje, cukrų susidaro per mažai. Dėl to vis rimčiau svarstyta mintis, kad dalis šių medžiagų galėjo atkeliauti iš kosmoso – su meteoritais, asteroidais ar dulkėmis, kurios pasiekė Žemės paviršių. Tokią versiją palaikė ir tai, kad ribozės bei gliukozės jau buvo rasta meteoritų ir asteroidų mėginiuose.

Dabar ši istorija pasisuko dar įdomiau: astronomai pirmą kartą tiesiogiai aptiko cukrų tarpžvaigždinėje erdvėje. Tai reiškia, kad gyvybei svarbios molekulės gali formuotis ne tik planetose ar ant asteroidų, bet dar anksčiau – šaltuose kosminiuose debesyse, iš kurių vėliau gimsta žvaigždės, planetos ir visos jų sistemos.

Aptikta ne saldainių sudedamoji dalis, o gyvybei svarbios chemijos užuomina

Atrasta molekulė vadinama eritrulioze. Tai keturių anglies atomų cukrus, Žemėje aptinkamas avietėse ir naudojamas kai kuriose savaiminio įdegio priemonėse. Tačiau šiuo atveju svarbiausia ne jos kasdienis panaudojimas, o pats faktas, kad tokio tipo cukrus rastas ne laboratorijoje ir ne meteorite, o tarpžvaigždinėje erdvėje.

Molekulė aptikta debesyje G+0.693−0.027, esančiame netoli Paukščių Tako centro. Tokios vietos astronomams yra tarsi milžiniškos kosminės chemijos laboratorijos. Jose gausu dujų, dulkių ir ledo dalelių, ant kurių gali vykti reakcijos, per ilgą laiką sukuriančios vis sudėtingesnes molekules.

Kad toks atradimas būtų patikimas, neužtenka tiesiog „pamatyti“ cukraus. Astronomai ieško molekulių pagal jų paliekamus signalus radijo bangų spektre. Kiekviena molekulė turi savotišką pirštų atspaudą – konkrečias spektro linijas. Šiuo atveju tyrėjai identifikavo 12 linijų, atitinkančių laboratorijoje išmatuotą eritruliozės spektrą. Stebėjimai atlikti itin jautriais plačiajuosčiais spektroskopiniais metodais, naudojant du radijo bangų teleskopus.

Paprastam skaitytojui tai gali skambėti labai tolimai, tačiau esmė paprasta: mokslininkai rado pakankamai daug sutampančių ženklų, kad galėtų kalbėti ne apie spėjimą, o apie realų sudėtingos organinės molekulės aptikimą kosmose.

Kodėl šis cukrus nustebino net pačius tyrėjus

Įdomiausia tai, kad eritruliozės kosmose pasirodė daugiau, nei tikėtasi. Ji aptikta bent aštuonis kartus gausiau nei panašūs cukrūs su trimis anglies atomais, nors pastarųjų tose pačiose jautriose apžvalgose apskritai neaptikta. Tai prieštarauja paprastam įsivaizdavimui, kad tarpžvaigždinės molekulės auga palaipsniui – tarsi prie cheminės grandinės būtų po vieną prijungiamas naujas anglies atomas.

Kitaip tariant, kosminė chemija gali būti ne tokia tiesi ir nuspėjama, kaip atrodė. Tyrėjų modeliai rodo, kad eritruliozė gali gana efektyviai susidaryti ant tarpžvaigždinių dulkių grūdelių ledo. Tam pakanka paprastesnių junginių su dviem anglies atomais – aldehidų ir alkoholių. Tokiomis sąlygomis sudėtingesnė molekulė gali atsirasti ne lėtai lipdant ją iš mažesnių dalių po vieną, o per kitokį, efektyvesnį reakcijų kelią.

Tai svarbu todėl, kad gyvybės kilmės klausimas visada remiasi ne vien pačių molekulių sąrašu. Reikia suprasti ir tai, kaip realiomis sąlygomis jos galėjo susidaryti pakankamais kiekiais. Jei kosminiuose debesyse tam tikri cukrūs formuojasi lengviau, nei manyta, ankstyvoji Žemė galėjo gauti didesnį organinių medžiagų „pradinį rinkinį“.

Jauną Žemę galėjo pasiekti milijonai tonų tokių medžiagų

Vienas įdomiausių tyrimo vertinimų susijęs su laikotarpiu, vadinamu Vėlyvuoju stipriuoju bombardavimu. Tai buvo maždaug prieš 4,1–3,8 milijardo metų, kai jauną Žemę ir kitus Saulės sistemos kūnus dažnai pasiekdavo asteroidai bei kitos kosminės nuolaužos. Remdamiesi eritruliozės gausa, tyrėjai apskaičiavo, kad per šį laikotarpį Žemės paviršių galėjo pasiekti nuo 0,5 iki 50 milijonų tonų šio cukraus.

Tai nereiškia, kad cukrus vienas pats „sukūrė gyvybę“. Toks teiginys būtų per drąsus. Tačiau jis galėjo tapti viena iš svarbių žaliavų, dalyvavusių ankstyvoje cheminėje raidoje. Eritruliozė vandenyje gali virsti kitais cukrumis, reikalingais pirmiesiems medžiagų apykaitos ir dauginimosi procesams. Būtent todėl jos aptikimas tarpžvaigždinėje erdvėje yra daugiau nei dar viena egzotiška astronomijos naujiena.

Šis atradimas sustiprina mintį, kad Žemė nebuvo uždara laboratorija. Jauna planeta galėjo būti nuolat papildoma medžiagomis iš kosmoso. Dalis jų sudegė atmosferoje, dalis nusėdo paviršiuje, dalis galėjo patekti į vandenį ar chemines aplinkas, kur vyko sudėtingos reakcijos. Gyvybės pradžia tokiu atveju atrodo ne kaip vienos vietos stebuklas, o kaip platesnio kosminio proceso dalis.

Kitas didelis taikinys – ribozė

Dabar mokslininkams atsiveria naujas kelias. Jei tarpžvaigždinėje erdvėje pavyko aptikti eritruliozę, galima ieškoti ir kitų cukrų. Ypač svarbi būtų ribozė – cukrus, sudarantis RNR karkasą. RNR dažnai minima teorijose apie ankstyviausius gyvybės etapus, nes ji gali saugoti informaciją ir dalyvauti cheminėse reakcijose.

Žinoma, rasti tokias molekules kosmose labai sunku. Kuo sudėtingesnė molekulė, tuo silpnesni ir painesni jos signalai. Kosminiuose debesyse vienu metu yra daugybė junginių, todėl jų spektro linijos gali persidengti. Tačiau kiekvienas toks atradimas padeda susidaryti aiškesnį vaizdą, kokia turtinga gali būti tarpžvaigždinė chemija.

Ši istorija svarbi ne todėl, kad ji duoda galutinį atsakymą, kaip atsirado gyvybė. Atvirkščiai – ji parodo, kad klausimas tampa dar platesnis. Galbūt dalis medžiagų, kurios vėliau prisidėjo prie gyvybės Žemėje, susidarė dar tada, kai nebuvo nei Žemės, nei Saulės. Galbūt jų ištakos slypi šaltuose dulkių ir dujų debesyse, kuriuose iš pirmo žvilgsnio neturėtų vykti nieko panašaus į gyvybės pradžią.

Būtent todėl vieno cukraus atradimas kosmose skamba taip įspūdingai. Tai ne saldi detalė iš astronomų laboratorijos, o priminimas, kad medžiagos, iš kurių susideda gyvybė, gali būti gerokai senesnės ir labiau paplitusios, nei ilgai manėme.