В межзвездных льдах отыскали предшественника молочной кислоты

Ученые Самарского университета им. Королёва с коллегами из Гавайского университета в Маноа (США) первыми в мире экспериментально доказали, что в межзвездных льдах в глубоком космосе под влиянием галактических лучей может образовываться важное для процессов зарождения жизни органическое соединение, предшественник молочной кислоты — лактальдегид. Это ключевое для многих важных биохимических процессов вещество исследователи получили из замороженной смеси этилового спирта и угарного газа.

«Результаты нашей совместной работы предоставляют науке новые данные о механизмах формирования сложных органических молекул в межзвездной среде и возможной роли этих молекул в происхождении жизни на Земле. В ходе экспериментов нам удалось впервые синтезировать молекулы лактальдегида (CH₃CH (OH)CHO) в условиях, полностью имитирующих глубокий космос и межзвездные льды. Лактальдегид как предшественник молочной кислоты является важным промежуточным продуктом в биохимических процессах, связанных с образованием сахаров, сахарных кислот и аминокислот, которые могут играть ключевую роль в зарождении жизни», — рассказал Иван Антонов, доцент кафедры физики Самарского университета им. Королёва.

На специальной установке в сверхвысоком вакууме ученые облучали замороженную ледяную смесь монооксида углерода (угарный газ) и этанола (этиловый спирт) потоком высокоэнергетических электронов, игравшим роль галактических космических лучей. Это происходило при очень низких температурах, совсем как в глубоком космосе — около 268 градусов ниже нуля по Цельсию.

Толщина облучаемого аналога межзвездного льда составляла всего несколько сотен нанометров. Ученые уверены, что именно такой может быть ледяная «мантия», которая образуется на крупинках звездной пыли, путешествующих по Галактике и становящихся с течением времени носителями различных органических молекул — «кирпичиков» жизни. Благодаря точно рассчитанной дозе облучения электронами ученые «ускорили» время протекания реакций во льду: порядка десяти часов экспериментов на Земле оказались примерно эквивалентны 1 миллиону лет полета замороженных частиц звездной пыли по Млечному Пути.

«В результате были обнаружены лактальдегид и его изомеры: 3-гидроксипропаналь, этилформиат и 1,3-пропендиол. Эти соединения были идентифицированы с помощью изомер-селективной фотоионизационной масс-спектрометрии и исследований с использованием изотопных меток. Можно заключить, что лактальдегид и его изомеры после образования в межзвездных льдах могли и могут включаться в состав планетезималей и доставляться с помощью метеоритов на различные молодые планеты, такие как ранняя Земля, что вполне позволяет объяснить появление на нашей планете пребиотических молекул, предшественников сложных биомолекул», — отметил Ральф Кайзер, профессор Гавайского университета в Маноа.

Планетезималь – небесное тело на орбите вокруг протозвезды, которое образуется в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска. Из планетезималей могут образовываться протопланеты.

Статья об экспериментальном исследовании опубликована в  международном научном журнале Nature Communications.

Напомним, в начале 2024 года в Самаре запустили космическую фабрику «кирпичиков» жизни — это экспериментальная установка мирового уровня, воспроизводящая условия глубокого космоса и позволяющая экспериментально исследовать эволюцию органических молекул в нашей Галактике. Изучение на практике путей возникновения в космосе «кирпичиков» жизни — биохимически важных молекул — должно помочь в разгадке тайны зарождения жизни на Земле.