حیات برای شکلگیری به مجموعهای از مواد اولیه نیاز دارد و قندها از مهمترین این ترکیبات هستند، زیرا ستون اصلی ساختار DNA و RNA را تشکیل میدهند.
پژوهشگران در یک ابر مولکولی واقع در محیط میانستارهای، حدود ۲۶ هزار سال نوری دورتر از زمین، موفق به شناسایی یک قند چهارکربنه به نام اریترولوز شدند. بر اساس برآوردهای این تحقیق، احتمال دارد در دوره بمباران سنگین پایانی، میلیاردها کیلوگرم از این قند از طریق شهابسنگها به زمین رسیده باشند و در شکلگیری نخستین مولکولهای زیستی نقش داشتهاند.
مادهای کلیدی در آغاز حیات
همانطور که هر دستور پخت به مواد اولیه مشخصی احتیاج دارد، شکلگیری حیات نیز بدون چند عنصر اساسی امکانپذیر نیست. هیدروژن، اکسیژن، کربن، نیتروژن و گوگرد از جمله این عناصر هستند، اما یکی دیگر از اجزای ضروری همچنان برای دانشمندان معمایی بزرگ به شمار میرود. قندها بخش اصلی ساختار DNA و RNA را تشکیل میدهند، اما هنوز مشخص نیست این ترکیبات چگونه برای نخستین بار روی زمین اولیه پدیدار شدند.
دیدگاه رایج میان پژوهشگران این است که قندها در نخستین میلیارد سالهای تاریخ زمین، همراه با دنبالهدارها و اجرام آسمانی که به طور مداوم با سیاره برخورد میکردند، به سطح آن منتقل شدند. این فرضیه در سال ۲۰۲۳ تقویت شد؛ زمانی که دانشمندان دریافتند نمونههای بازگرداندهشده از سیارک بنو در مأموریت OSIRIS-REx ناسا حاوی قندهای ضروری برای شکلگیری حیات هستند. اکنون نیز مطالعهای تازه که در نشریه Nature Astronomy منتشر شده، از کشف ردپای نوع دیگری از قندهای مهم با نام اریترولوز و فرمول شیمیایی C4H8O4 در فضای میانستارهای خبر میدهد.
کشف در یکی از غنیترین ابرهای مولکولی کهکشان
اریترولوز روی زمین بیشتر در میوههایی مانند تمشک یافت میشود، اما این بار پژوهشگران آن را در ابرهای رقیق گازی تشکیلدهنده محیط میانستارهای شناسایی کردهاند.
پژوهشگران توضیح میدهند که یکی از پرسشهای اساسی درباره منشأ حیات این است که قندهای ساده چگونه روی زمین اولیه به وجود آمدند، زیرا آزمایشهای انجامشده در شرایط شبیهسازیشده پیشازیستی، مقدار کافی از این ترکیبات را تولید نمیکنند. به گفته آنان، شناسایی اریترولوز در فضای میانستارهای نشان میدهد که محیط میانستارهای میتواند منبع مناسبی برای تأمین قندهای موردنیاز در شکلگیری نخستین اسیدهای نوکلئیک باشد؛ موضوعی که نهتنها درباره زمین اولیه، بلکه درباره سایر نقاط جهان نیز اهمیت دارد.
رصد با دو تلسکوپ رادیویی اسپانیا
برای انجام این تحقیق، گروه پژوهشی از دو تلسکوپ رادیویی شامل رصدخانه یبس و تلسکوپ ۳۰ متری IRAM که هر دو در اسپانیا قرار دارند، استفاده کرد. هدف این رصدها ابر مولکولی G+0.693−0.027 بود که بیش از ۲۶ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد. این ابر بخشی از مجموعه بزرگ Sagittarius B2 است؛ منطقهای که تنها حدود ۳۹۰ سال نوری با مرکز کهکشان راه شیری فاصله دارد و از دید پژوهشگران یکی از غنیترین مخازن مولکولی شناختهشده در کهکشان محسوب میشود.
بر اساس گزارش نشریه Chemical & Engineering News، در ابر G+0.693 گونههای مولکولی متعددی وجود دارند که ابتدا روی دانههای یخی غبارهای کیهانی شکل میگیرند و سپس به صورت گاز آزاد میشوند. دمای بسیار پایین این ابر باعث میشود مولکولها امواج رادیویی را در فرکانسهای مشخصی منتشر کنند و همین ویژگی امکان شناسایی آنها را برای دانشمندان فراهم میکند. تاکنون حدود ۳۴۰ نوع مولکول مختلف در این ناحیه شناسایی شده است.
قندی متفاوت که پژوهشگران را شگفتزده کرد
این کشف از دو جنبه اهمیت ویژهای دارد. نخست اینکه تاکنون هیچ قندی به طور مستقیم در محیط میانستارهای خارج از منظومه شمسی مشاهده نشده بود. نکته دوم نیز این است که پژوهشگران به جای یافتن یک قند ساده سهکربنه، مستقیماً با یک قند پیچیدهتر چهارکربنه روبهرو شدند؛ موضوعی که انتظار آن را نداشتند.
برت مکگوایر از مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) در گفتوگو با نشریه Chemical & Engineering News گفت:
تاکنون هرگز موفق نشده بودیم قندی را بیرون از منظومه شمسی شناسایی کنیم، اما این بار بدون مشاهده قندهای سهکربنه، مستقیماً به یک مولکول چهارکربنه رسیدیم و این نتیجه واقعاً شگفتآور است.
آیا این قند آغازگر حیات روی زمین بوده است؟
گروه پژوهشی با بررسی میانگین میزان آب موجود در شهابسنگها و همچنین محاسبه مقدار موادی که در گذشته به زمین منتقل شدهاند، برآورد کردند که در دوره بمباران سنگین پایانی، حدود چهار میلیارد سال پیش، بین ۵۰۰ میلیون تا ۵۰ میلیارد کیلوگرم اریترولوز ممکن است به زمین رسیده باشد. چنین حجمی از این قند میتوانسته مواد اولیه لازم برای آغاز فرایندهای شیمیایی منجر به شکلگیری حیات را فراهم کند.
ایزاسکون خیمنز سرا، نویسنده اصلی این پژوهش از مرکز اخترزیستشناسی اسپانیا، معتقد است اهمیت این کشف تنها به زمین محدود نمیشود. او میگوید مواد اولیه لازم برای آغاز حیات احتمالاً در مناطق دیگری از کهکشان نیز وجود دارند و همین موضوع احتمال شکلگیری حیات در سایر نقاط جهان را افزایش میدهد.
