Un grupo de investigación de la UPV/EHU busca azúcares en el espacio interestelar

Desarrollan un nuevo procedimiento experimental con el que se superan las dificultades que obstaculizaban la búsqueda de azúcares en el espacio

  • Investigación

Fecha de primera publicación: 22/03/2021

Grupo de Emilio Cocinero. Foto: Laura López. UPV/EHU.

A pesar de que se han detectado más de 200 moléculas en el medio interestelar, no se ha detectado ningún azúcar. El Grupo de Espectroscopía de la UPV/EHU ha superado la dificultad de realizar espectros rotacionales de los azúcares, que estriba en la dificultad de vaporizarlos. En colaboración con otros grupos de investigación, ha conseguido determinar la estructura molecular hiperprecisa de la eritrulosa y ha buscado señales espectroscópicas de este azúcar en el espacio.

La presencia de carbohidratos en el medio interestelar podría estar relacionada con la aparición de la vida en la Tierra. La cuestión del origen de la vida ha intrigado a los seres humanos durante siglos, y ahora es uno de los temas de investigación más populares de la astroquímica y la astrobiología. La detección de más de 200 moléculas en el espacio interestelar sugiere que las moléculas prebióticas están presentes en el espacio. De ahí, que la detección en el espacio interestelar de un azúcar, u otras moléculas esenciales, como aminoácidos, bases nitrogenadas o ácidos grasos vitales para todas las formas de vida conocidas, sea crucial para poder modelar las reacciones y vías de formación de moléculas orgánicas más complejas que están relacionas con la vida. “La detección de estas biomoléculas podría dar un poco de luz al proceso inicial del origen de la vida. De momento no se ha detectado ningún azúcar, solo algún precursor de los mismos”, explica Emilio J. Cocinero, investigador principal del Grupo de Espectroscopía de la UPV/EHU.

“Para buscar cualquier molécula en el espacio, se recurre a la espectroscopia rotacional. Esta técnica permite determinar la estructura de una sola molécula aislada con una altísima precisión. Podría decirse que nos proporciona la huella dactilar de esa molécula. La espectroscopía rotacional es el paso previo necesario para la búsqueda de estas moléculas en el espacio interestelar —añade Cocinero—. El espacio está poblado de multitud de señales de todas las moléculas que lo componen. Por tanto resulta imposible establecer una relación señal « molécula, sin una caracterización previa de cada una de las moléculas en el laboratorio. Por último, los radioastrónomos buscan esas señales, caracterizadas previamente en el laboratorio, en diferentes regiones del medio interestelar utilizando radiotelescopios”.

Los azúcares se convertían en caramelo

La espectroscopía rotacional es una técnica en alta resolución que requiere trabajar con muestras en fase gas. “Los azúcares son sólidos, y el problema es que al calentarlos para pasarlos a fase gaseosa se forma caramelo; con lo cual no se vaporizaba el azúcar, sino que se descomponía y se transformaba en moléculas más pequeñas”, explica el investigador. Sin embargo, el grupo de investigación ha conseguido desarrollar “una técnica de vaporización que nos permite generar este azúcar en fase gaseosa evitando el proceso de descomposición. El azúcar, eritrulosa en este caso, se mezcló con un compactante, se prensó y se secó. Finalmente, esta barra sólida, se vaporizó con un láser ultrarápido ultravioleta, lo que permitió obtener moléculas de eritrulosa en fase gas”, explica. Este procedimiento es general. “Hemos desarrollado una metodología experimental para poder estudiar otros azúcares”, añade el investigador perteneciente también al Instituto Biofisika (UPV/EHU, CSIC). Además, en el trabajo determinaron la estructura hiperprecisa del azúcar, eritrulosa.

En el laboratorio del Grupo de Espectroscopía del Departamento de Química Física de la UPV/EHU diseñan y fabrican sus propios instrumentos de alta resolución, y se centran especialmente en el estudio de azúcares. “Los azúcares llevan un retraso de unos veinte años en comparación con la detección de aminoácidos, por ejemplo; prácticamente han estado excluidos. De hecho, ya se habían detectado moléculas precursoras de los azúcares, con dos o tres unidades de carbono, en el medio interestelar. La eritrulosa sería el siguiente paso, porque tiene cuatro unidades de carbono. En los últimos años, se ha incrementado mucho la detección de moléculas en el espacio; esta detección ha crecido exponencialmente, porque los niveles de detección de los radiotelescopios han mejorado notablemente. Además, sabemos que cuanto más grande la molécula, es más difícil detectarla. Pero es importante ir incrementando el tamaño de las moléculas y el nivel de sensibilidad de los radiotelescopios, esto permitirá obtener más información de cómo se han podido formar esos primeros seres vivos”, afirma.

Cocinero se felicita de que han abierto una vía de colaboración con astrónomos, con los que han trabajado conjuntamente, para buscar o detectar, con los nuevos datos experimentales, eritrulosa en el medio interestelar en tres regiones diferentes. Por ahora, la búsqueda ha dado un resultado negativo en estas tres regiones, “no se han encontrado señales de eritrulosa en el medio interestelar, pero no es de extrañar que dentro de unos años se obtenga un resultado positivo, cuando se mejoren los niveles de detección de los radiotelescopios. Estos datos servirán para realizar futuras búsquedas y posibles detecciones en otras regiones del espacio interestelar”.

Referencia bibliográfica

Aran Insausti, Elena R. Alonso, Belen Tercero, José I. Santos, Camilla Calabrese, Natalja Vogt, Francisco Corzana, Jean Demaison, Jose Cernicharo, and Emilio J. Cocinero

Laboratory Observation of, Astrochemical Search for, and Structure of Elusive Erythrulose in the Interstellar Medium

'The Journal of Physical Chemistry Letters'

DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c03050