Cukrok a világűrben

Mindig nagy öröm számomra, ha valami újdonság jelenik meg szűkebb szakterületemen, főleg, ha az egy neves lapban történik. Az örömbe egy kis üröm is vegyül, mert a cikk nem túl érdekes. Lényegében azt mutatták ki, hogy ha vizet, metanolt és ammóniát összekeverünk alacsony nyomáson jégként, majd UV besugárzást követően felmelegítjük szobahőmérsékletre, akkor cukrok (is) keletkeznek. A címmel ellentétben ez nem jelenti, hogy cukrok kialakulnak az űrben is, csak annyit, hogy ha ezek a jegek valahogy elérik a Földet (szobahőmérséklet!), akkor ott akár cukrok is keletkezhetnek. A Földi élet keletkezéséhez sok szerves molekulára volt szükség, cukrokra is. Ez akár lehetett egy forrás, bár a cikk nem tér arra, hogy mi marad a jégből az atmoszférába való behatoláskor.

Mivel a RNS-t alkotó nukelotidok egyik építőköve a ribóz (egyfajta 5 szénatomos cukor), így annak jelenléte mindig izgalomba tudja hozni a tudósokat. Bár egy ideje már tudjuk, hogy a ribóz kimondottan nehezen reagál a nukleobázissal, s egyre inkább olyan szintetikus utat keresnek a vegyészek, amelyben a nukleotid nem cukorból, nukelobázisból és foszfátból áll össze, hanem egyéb úton, de azonos végeredménnyel keletkezik. Azért a cukrok jelenléte fontos.

A szimulált környezet az űrben keringő apró jegek, amelyek még a Naprendszer kialakulásakor keletkeztek, s azóta bolyonganak az űrben. Összetételükben a víz dominál, de mellette széndioxid, szénmonoxid, ammónia, metanol (metil-alkohol) és metán is található bennük. Ezek tapadnak kisebb porokra (szilikátok), s alkothatnak egyre nagyobb jégdarabokat. Az ilyen jégdarabokat mindenféle sugárzás éri, például UV sugárzás. A sugárzás érdekes kémiai reakciókat indíthat be. A Földi körülmények között zömében gáznemű anyagokat az irdatlan hideg tartja szilárd állapotban (78K, azaz -195 ºC), illetve a nyomás is nagyon alacsony (p = 10⁻⁷ mbar).

A reakciók akár lejátszódhatnak a szilárd fázisban, azaz a jégben. Nehéz megmondani, mert maguk a szerzők is bevallják, hogy ebben a fázisban nem képesek detektálni az anyagokat, azt előbb fel kell melegíteniük. A hő azért sokat segíthet mindenféle reakciókban (ez a szerzők sem zárják ki, sőt a reakcióik egyes lépéséről úgy gondolják, hogy a felmelegítéskor mentek végbe). Igazából mindegy is, hiszen a Földetéréskor amúgy is fel fognak melegedni.

Korábbi kísérletek igen sok biológiailag is fontos molekulát mutattak ki ilyen alacsony nyomáson szilárd jégben valamilyen sugárzás hatására, de cukrok még nem tudtak kimutatni. A kutatócsoportnak tavaly sikerült aldehideket kimutatni, amelyek egyes szerkezeti elemeikben hasonlítanak a cukrokra (a ribózra és a glükózra), illetve belőlük cukrok előállíthatóak az ősi Föld körülményei között.

Űrjegekhez hasonló körülmények között előállíthatók ilyen aldehidek. A glikolaldehid fontos szerepet játszhatott az élet keletkezésében.

A kutatócsoport idén (2016-ban) viszont már cukrok kialakulását is kimutatta! A két kísérletben az alapvető különbség a kezdeti anyagok arányában van. Korábban 12:3,5:1 arányban volt a víz:metanol:ammónia, míg most 10:3,5:1 arányban. A tavalyi tanulmányban már utaltak rá, hogy például az ammónia elhagyásával a glikolaldehid nem is keletkezik (bár nitrogén benne nincs, tehát nem lenne szükséges hozzá).

Az űrjéghez hasonló körülmények között kialakuló cukrok.

 Az így keletkezett cukrok a rendszer teljes tömegének 3,5%-át teszik ki. Ez nem túl kevés, de nem is borzasztóan sok. Az jó, hogy keletkeznek cukrok, de igen sokféle keletkezik, míg a szervezetben ennél sokkal kevesebbre van szükség. Az RNS építőköveihez pedig egyre a ribózra (a DNS dezoxiribózt tartalmaz, az magától nem keletkezik). A cukrok minden bizonnyal a formózreakció útján keletkeztek, amely reakcióról ismert, hogy igen változatos végeredményt ad. A kezdeti feltételek és a rendelkezésre álló egyéb anyagok (pl. ásványi felszínek) megválasztásával a cukrok diverzitása csökkenthető, de az már egy másik tanulmány.

Mit is tudtunk meg? Azt, hogy ha mindenféle dolog hull az űrből a Földre, akkor abban bőven lehettek akár fontos szerves anyagok is. Ez amúgy egy ideje már tudjuk. Nem vitatom a cikk eredményét, de átütő érdekességét igen. Márpedig ugye a Science-ben elvárható lenne, hogy nagyon érdekes cikkek legyenek (sokszor nincsenek).

Hivatkozott irodalom

• Meinert, C., Myrgorodska, I., de Marcellus, P., Buhse, T., Nahon, L., Hoffmann, S. V., d’Hendecourt, L. L. S. és Meierhenrich, U. J. 2016. Ribose and related sugars from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogs. Science 352(6282): 208-212
• de Marcellus, P., Meinert, C., Myrgorodska, I., Nahon, L., Buhse, T., d’Hendecourt, L. L. S. és Meierhenrich, U. J. 2015. Aldehydes and sugars from evolved precometary ice analogs: Importance of ices in astrochemical and prebiotic evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 112(4): 965-970

ps. Tudom ez unalmas volt, de a cikkek is! Akkor persze miért írtam róluk? Mert attól még mégis valamelyest a szakmámról szóltak.