Когда заходит речь о сахаре, чаще всего мы думаем о чём-то праздничном, что потом заставит нас вернуться в спортзал, особенно после грядущих затяжных новогодних праздников. Конечно, я бы не стал писать эту статью просто так, а причиной этому стала новость о том, что учёные, в частности астрономы, как всегда под простыми вещами понимают не то, что все. При слове “сахар” биологи начинают думать о сложных разновидностях, которые формируют структурный костяк нашего генетического кода - ДНК. А астрофизики пошли ещё дальше: потому что они знаю о сахаре, как о веществе, которое плавает в огромной темноте космоса.
Новые исследования показывают, что молекула сахара, которая обозначена в ДНК буквой “Д” (дезоксирибоза), может существовать в далёких уголках космоса. Команда астрофизиков смогла создать сахар из ДНК в лабораторных условиях, имитирующих межзвёздное пространство.
Исследователи считают, что их результаты, опубликованные в издании Nature Communications, показывают, что ещё один из важнейших химических строительных блоков жизни может быть широко распространен во Вселенной и потенциально заселять другие планеты.
"Мы ещё не знаем, является ли жизнь распространённым явление во вселенной, но мы уверены, что наличие строительных блоков жизни не является ограничивающим фактором", - сказал Мишель Нуэво из исследовательского центра Эймса, ведущий автор статьи.
Полученные результаты являются первым убедительным доказательством образования сахара ДНК в астрофизической среде.
Межзвёздное пространство в лаборатории
Обширные, холодные области низкой плотности между звёздами не так пусты, как может показаться на первый взгляд. Межзвёздная среда содержит пыль и газы, которые подвергаются воздействию высокоэнергетических фотонов и различных частиц. Дело в том, что химические реакции действительно могут происходить, хотя и крайне медленно, при температурах, колеблющихся в диапазоне -262 градусов по Цельсию.
Это были условия, которые Нуэво и его команда смоделировали в "космической камере" в лаборатории астрофизики и астрохимии Эймса. Группа использовала вакуумную камеру, в которой содержалось алюминиевое вещество, охлажденное почти до абсолютного нуля, и добавляла газообразную смесь водяного пара и метанола. При такой низкой температуре на поверхности вещества образуется ледяной слой. После облучения камеры ультрафиолетовым светом и прогрева вещества исследователи изучили полученный материал и обнаружили, что были созданы различные производные сахара, а также комплекс сахара - дезоксирибоза.
В 2016 году другая команда исследователей из Франции сделала подобное открытие лабораторной рибозы - сахара рибонуклеиновой кислоты, используемого телом для того чтобы создавать протеины и рассматриваемый в качестве возможного прекурсора к ДНК у первых формах жизни на прошлой Земле.
"На протяжении более двух десятилетий мы задавались вопросом, может ли химия, которую мы изучаем в космосе, сделать такие соединения, которые являются необходимыми для жизни. До сих пор мы не нашли ни одного широкого набора молекул, которые не могут быть созданы в космическом пространстве", - Скотт Сэндфорд, старший ученый в астрохимической лаборатори Эймса, автор новой статьи.
Вселенная как великий химик
Эти сложные сахара станут новыми членами постоянно пополняющегося списка органических соединений, найденных в метеоритах и созданных в лабораториях, имитирующих космические условия. К таким молекулам относятся аминокислоты - строительные блоки белков; нуклеобазы - основные единицы генетического кода; амфифилы - класс молекул, используемых жизнью для производства мембран вокруг клеток.
“Вселенная является настоящим химиком-органиком. У неё очень большие мензурки и много времени, в результате чего образуется много органического материала, часть которого полезна для жизни”.
Ранняя Земля, вероятно, была осыпана такими молекулами в результате бомбардировки метеороидов и комет её поверхности. Производные сахара, такие, как кислоты и спирты уже были найдены в этих образцах этих тел. Эти производные сахара могут эволюционировать в сахара используемые в ДНК и РНК, но только в присутствии воды.
По информации НАСА.
На изображении: мозаика Млечного пути от орбитального инфракрасного телескопа WISE. Здесь показаны области межзвёздного пространства, в которых расположились десятки и десятки плотных облаков, называемых туманностями, формируются в новые звёзды. Источник: NASA