Nitrillen, een klasse van organische moleculen met een cyaangroep - dat wil zeggen een koolstofatoom gebonden met een drievoudige onverzadigde binding aan een stikstofatoom - zijn typisch giftig. Maar paradoxaal genoeg zijn ze ook een belangrijke voorloper voor moleculen die essentieel zijn voor het leven, zoals ribonucleotiden, samengesteld uit de nucleobasen of "letters" A, U, C en G die zijn verbonden met een ribose- en fosfaatgroep, die samen RNA vormen. Nu laat een team van onderzoekers uit Spanje, Japan, Chili, Italië en de VS zien dat een breed scala aan nitrillen voorkomt in de interstellaire ruimte binnen de moleculaire wolk G+0.693-0.027, nabij het centrum van de Melkweg.

Dr. Víctor M. Rivilla, een onderzoeker bij het Centrum voor Astrobiologie van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CSIC) en het Nationaal Instituut voor Lucht- en Ruimtevaarttechnologie (INTA) in Madrid, Spanje, en eerste auteur van de nieuwe studie gepubliceerd in Grenzen in astronomie en ruimtewetenschappen , zei:"Hier laten we zien dat de chemie die plaatsvindt in het interstellaire medium in staat is om op efficiënte wijze meerdere nitrillen te vormen, die belangrijke moleculaire voorlopers zijn van het 'RNA World'-scenario."

Mogelijke 'RNA-only' wereld

Volgens dit scenario was het leven op aarde oorspronkelijk alleen gebaseerd op RNA en evolueerden DNA- en eiwitenzymen later. RNA kan beide functies vervullen:het opslaan en kopiëren van informatie zoals DNA, en het katalyseren van reacties zoals enzymen. Volgens de "RNA World"-theorie hoeven nitrillen en andere bouwstenen voor leven niet noodzakelijk allemaal op aarde zelf te zijn ontstaan:ze kunnen ook in de ruimte zijn ontstaan ​​en naar de jonge aarde zijn "gelift" in meteorieten en kometen tijdens de "Late Heavy Bombardement", tussen 4,1 en 3,8 miljard jaar geleden. Ter ondersteuning zijn nitrillen en andere voorlopermoleculen voor nucleotiden, lipiden en aminozuren gevonden in hedendaagse kometen en meteoren.

Maar waar in de ruimte zouden deze moleculen vandaan kunnen komen? Primaire kandidaten zijn moleculaire wolken, die dichte en koude gebieden van het interstellaire medium zijn en geschikt zijn voor de vorming van complexe moleculen. De moleculaire wolk G+0.693-0.027 heeft bijvoorbeeld een temperatuur van ongeveer 100 K en is ongeveer drie lichtjaar in doorsnee, met een massa van ongeveer duizend keer die van onze zon. Er is geen bewijs dat er momenteel sterren worden gevormd binnen G+0.693-0.027, hoewel wetenschappers vermoeden dat het in de toekomst zou kunnen evolueren tot een sterrenkraamkamer.

"De chemische inhoud van G+0,693-0,027 is vergelijkbaar met die van andere stervormingsgebieden in onze melkweg, en ook met die van zonnestelselobjecten zoals kometen. Dit betekent dat de studie ons belangrijke inzichten kan geven over de chemische ingrediënten die waren beschikbaar in de nevel waaruit ons planetenstelsel is ontstaan", legt Rivilla uit.

Elektromagnetische spectra bestudeerd

Rivilla en collega's gebruikten twee telescopen in Spanje om de elektromagnetische spectra te bestuderen die worden uitgezonden door G+0.693-0.027:de 30 meter brede IRAM-telescoop Granada en de 40 meter brede Yebes-telescoop in Guadalajara. Ze ontdekten de nitrillen cyanoalleen (CH₂ CCHCN), propargylcyanide (HCCCH₂ CN), en cyanopropyn, die nog niet waren gevonden in G+0.693-0.027, hoewel ze in 2019 waren gemeld in de TMC-1 donkere wolk in de sterrenbeelden Stier en Auriga, een moleculaire wolk met heel andere omstandigheden dan G +0.693-0.027.

Rivilla en het team vonden ook mogelijk bewijs voor het voorkomen in G+0.693-0.027 van cyanoformaldehyde (HCOCN) en glycolonitril (HOCH₂ CN). Cyanoformaldehyde werd voor het eerst gedetecteerd in de moleculaire wolken TMC-1 en Sgr B2 in het sterrenbeeld Boogschutter, en glycolonitril in de zonachtige protoster IRAS16293-2422 B in het sterrenbeeld Ophiuchus.

Andere recente onderzoeken hebben ook andere RNA-precursoren in G+0.693-0.027 gerapporteerd, zoals glycolaldehyde (HCOCH₂ OH), ureum (NH₂ CONH₂ ), hydroxylamine (NH₂ OH) en 1,2-etheendiol (C₂ H₄ O₂ ), wat bevestigt dat de interstellaire chemie in staat is om de meest elementaire ingrediënten voor de "RNA-wereld" te leveren.

Nitrilen onder de meest voorkomende chemische families in de ruimte

Eindauteur Dr. Miguel A Requena-Torres, docent aan de Towson University in Maryland, VS, zei:"Dankzij onze waarnemingen van de afgelopen jaren, inclusief de huidige resultaten, weten we nu dat nitrillen tot de meest voorkomende chemische families behoren in het universum. We hebben ze gevonden in moleculaire wolken in het centrum van onze melkweg, protosterren van verschillende massa's, meteorieten en kometen, en ook in de atmosfeer van Titan, de grootste maan van Saturnus."

Tweede auteur Dr. Izaskun Jiménez-Serra, eveneens onderzoeker bij CSIC en INTA, keek vooruit:"We hebben tot nu toe verschillende eenvoudige voorlopers van ribonucleotiden, de bouwstenen van RNA, ontdekt. ​​Maar er zijn nog steeds belangrijke ontbrekende moleculen die moeilijk te detecteren zijn We weten bijvoorbeeld dat de oorsprong van het leven op aarde waarschijnlijk ook andere moleculen vereiste, zoals lipiden, die verantwoordelijk zijn voor de vorming van de eerste cellen.Daarom moeten we ons ook concentreren op het begrijpen hoe lipiden kunnen worden gevormd uit eenvoudigere voorlopers die beschikbaar zijn in de interstellair medium." + Verder verkennen

Zou interstellair ijs het antwoord kunnen zijn op de geboorte van DNA?