Eritrulosio: lo zucchero nello spazio interstellare che riscrive l’origine della vita
C’è un ingrediente che probabilmente hai già spalmato sulla pelle senza farci caso. Si chiama eritrulosio, compare nell’INCI di molti autoabbronzanti e si ricava naturalmente dai lamponi. Quattro atomi di carbonio, otto di idrogeno, quattro di ossigeno: una molecola piccola, quasi banale nella sua quotidianità domestica. Eppure un team del Centro de Astrobiología di Madrid ha appena individuato quello stesso composto a ventisettemila anni luce da qui, sospeso in una nube di gas e polvere prossima al cuore della Via Lattea. Mai prima d’ora qualcuno aveva osservato un monosaccaride direttamente nel mezzo interstellare. La scoperta, pubblicata su Nature Astronomy, costringe gli astrochimici a rivedere il modo in cui immaginano la nascita delle molecole della vita.
Una firma spettrale a 27.000 anni luce: come si “vede” un composto organico nel vuoto cosmico
Riconoscere una molecola a quella distanza significa affidarsi interamente alla luce. Niente sonde, niente campioni: solo radiazione elettromagnetica captata da antenne paraboliche. Izaskun Jiménez-Serra e i suoi colleghi del CAB (CSIC-INTa) hanno puntato due radiotelescopi spagnoli verso una regione precisa del cielo. Il Yebes, a Guadalajara, e l’IRAM da trenta metri, in Sierra Nevada, hanno scrutato la nube molecolare G+0.693-0.027: un serbatoio di gas denso e freddo già noto per la sua straordinaria ricchezza di composti organici.
Il principio è quello della spettroscopia rotazionale. Ogni molecola, ruotando su sé stessa, assorbe ed emette radiazione a frequenze caratteristiche. Un codice a barre elettromagnetico unico, irripetibile. Confrontando gli spettri raccolti dalle antenne con quelli riprodotti in laboratorio, il gruppo ha isolato dodici righe spettrali combacianti con la firma dell’eritrulosio. Dodici, non una di meno. Abbastanza per escludere qualsiasi ambiguità e confermare che quel composto a quattro carboni esiste davvero laggiù, nel gelo del vuoto galattico.
La molecola conta quattordici atomi complessivi. È la più grande struttura non ciclica mai identificata tra le stelle e la prima a contenere quattro atomi di ossigeno. Soprattutto, è il primo zucchero in assoluto rilevato al di fuori del Sistema solare. I ricercatori avevano già trovato ribosio e glucosio in meteoriti e campioni asteroidali, certo. Ma nessuno aveva mai “visto” un monosaccaride fluttuare liberamente in una nube interstellare.
La nube molecolare G+0.693-0.027, a 27.000 anni luce dalla Terra, dove il team del Centro de Astrobiología di Madrid ha rilevato per la prima volta l’eritrulosio, il primo zucchero mai osservato nel mezzo interstellare. Crediti: CAB (CSIC-INTa) / IRAM / Osservatorio di Yebes.Ashley Barnes/Izaskun Jiménez-Serra/Juan García de la Concepción
L’anomalia che ha spiazzato gli astrochimici: troppa abbondanza per una struttura così complessa
In astrochimica vige una regola empirica piuttosto solida. Per ogni atomo di carbonio aggiunto alla struttura di una molecola interstellare, la sua abbondanza crolla di circa un ordine di grandezza. Costruire catene più lunghe richiede più passaggi, più energia, più fortuna. La gliceraldeide e il diidrossiacetone, entrambi a tre atomi di carbonio, dovrebbero quindi dominare la scena come precursori naturali di zuccheri più grandi.
Le osservazioni raccontano il contrario. L’eritrulosio risulta da otto a diciassette volte più abbondante di quei due precursori a tre carbonio. Un controsenso, se si segue il paradigma classico della crescita molecolare “un atomo alla volta”. Per spiegare la discrepanza, il team ha coinvolto i chimici dell’Università dell’Extremadura e della Radboud University di Nijmegen. Insieme hanno combinato esperimenti su ghiacci di metanolo, calcoli di chimica quantistica e simulazioni astrochimiche.
Il risultato ribalta lo schema. Il composto non nascerebbe aggiungendo progressivamente atomi a una catena preesistente, ma dalla combinazione diretta di due frammenti a due atomi di carbonio ciascuno. Radicali altamente reattivi, generati dalla glicolaldeide e dall’etilenglicole quando i raggi cosmici colpiscono i mantelli di ghiaccio sui granelli di polvere interstellare. Due mattoncini C₂ che si incastrano sulla superficie gelida di un granello e danno vita, in un solo passaggio, a uno zucchero a quattro carboni. Più un assemblaggio simultaneo che una costruzione sequenziale.
Dalla polvere cosmica alla crosta terrestre: il viaggio di mezzo milione di tonnellate di molecole prebiotiche
Formato sulla superficie dei grani, l’eritrulosio non resta intrappolato per sempre. La nube G+0.693 è un ambiente turbolento, attraversato da onde d’urto e collisioni tra nubi. Questi fenomeni strappano il materiale ghiacciato dai granelli attraverso il processo di sputtering. Il composto passa così nella fase gassosa, ed è proprio in quella fase che i radiotelescopi lo hanno intercettato. Ma il destino di quelle molecole non si esaurisce nella nube.
Gli autori dello studio hanno provato a quantificare quanto eritrulosio potrebbe aver raggiunto la Terra durante il Late Heavy Bombardment. Parliamo del periodo compreso tra 4,1 e 3,8 miliardi di anni fa, quando il giovane pianeta subì un tempestoso bombardamento di asteroidi e comete. Incrociando l’abbondanza misurata nella nube con i dati sulla composizione delle meteoriti e le stime del flusso di materiale extraterrestre, i numeri emergono vertiginosi. Parliamo di tra cinquecentomila e cinquanta milioni di tonnellate depositate sulla crosta primordiale. Cinquanta milioni di tonnellate: il peso di cinquemila Tour Eiffel fatte interamente di zucchero. Un rifornimento cosmico di materia organica che, secondo i ricercatori, potrebbe aver alimentato la biopoiesi, il processo che trasforma materia inerte in materia vivente.
Treosio, TNA e il “mondo a RNA”: perché un monosaccaride cosmico conta per la biologia
Arrivato sulla Terra, l’eritrulosio non sarebbe rimasto a lungo nella sua forma originale. Tende a trasformarsi rapidamente in treosio, uno zucchero a quattro carboni che è l’ingrediente chiave dell’acido treonucleico, il TNA. Quest’ultimo è il più semplice tra tutti gli analoghi strutturali dell’RNA e, da anni, uno dei candidati più seri per spiegare la fase pre-RNA dell’evoluzione chimica. Un polimero capace di immagazzinare informazioni genetiche e catalizzare reazioni, ma più facile da assemblare rispetto all’RNA stesso.
Se una quota significativa del treosio disponibile sulla Terra primordiale fosse arrivata “confezionata” sotto forma di eritrulosio interstellare, il mezzo cosmico avrebbe funzionato da immenso serbatoio di precursori. Un serbatoio per i primi acidi nucleici. C’è poi un aspetto che tocca la biologia nel profondo: la chiralità. L’eritrulosio esiste in due forme speculari non sovrapponibili, come una mano destra e una sinistra. Il modello proposto prevede che il meccanismo di formazione sui grani di polvere produca i due enantiomeri in quantità uguali.
Si tratta della seconda molecola chirale mai osservata nel mezzo interstellare. La sua presenza dimostra che anche strutture organiche relativamente grandi e dotate di asimmetria possono nascere e sopravvivere nel vuoto galattico. Un indizio concreto per spiegare quei piccoli eccessi enantiomerici che i ricercatori hanno rilevato nelle meteoriti. Eccessi che potrebbero aver contribuito all’omochiralità della vita terrestre: il fatto, cioè, che gli organismi viventi utilizzino quasi esclusivamente amminoacidi “sinistri” e zuccheri “destri”.
Uno sguardo oltre la nube
La scoperta dell’eritrulosio non chiude un capitolo. Lo spalanca. Se un composto a quattro carboni può assemblarsi in una nube molecolare, nulla vieta che molecole ancora più complesse si nascondano in regioni simili. Altri monosaccaridi, forse frammenti di nucleotidi, attendono la prossima generazione di radiotelescopi. Il mezzo interstellare, che per decenni gli scienziati hanno considerato troppo ostile per la chimica organica sofisticata, si sta rivelando un laboratorio sorprendentemente creativo.
Jiménez-Serra e colleghi lasciano tra le righe del loro studio una riflessione che va oltre la singola molecola. Se gli ingredienti della vita si assemblano tra le stelle e asteroidi e comete li distribuiscono ai pianeti, la Terra potrebbe non essere un caso isolato. Ogni mondo roccioso che, quattro miliardi di anni fa, si trovava sotto una pioggia di detriti cosmici potrebbe aver ricevuto la stessa consegna. Non si tratta più di chiedersi se lo zucchero nello spazio interstellare esista. Si tratta di chiedersi quanti altri mondi, là fuori, abbiano scartato lo stesso pacco.
Redazione
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