Met radiotelescopen hebben astronomen een complex suikermolecuul ontdekt in het interstellaire medium. Onderzoekers van de Radboud Universiteit vormden deel van het internationale team en ontwierpen computermodellen om te testen of het molecuul daar kon ontstaan. De resultaten verschenen in Nature Astronomy.

Spaanse astronomen hebben voor het eerst een complex suikermolecuul, erythrulose (C₄H₈O₄), ontdekt met radiotelescopen in het interstellaire medium. Maar hoe ontstaan en overleven complexe suikermoleculen onder deze extreme omstandigheden? Ze kunnen in theorie best groeien op het oppervlak van interstellaire stofdeeltjes die bedekt zijn met een laagje waterijs. Dat laten Herma Cuppen, hoogleraar Computational Chemistry aan de Radboud Universiteit, en promovendus Joseph Salaris met computermodellen zien.

Reactieve brokstukken

Erythrulose, zo speculeren de onderzoekers, ontstaat in het interstellaire medium door het samenvoegen van glycolaldehyde en ethyleenglycol, die al volop in de gaswolk aanwezig zijn. Onder invloed van bijvoorbeeld kosmische straling veranderen deze bouwstenen in reactieve brokstukken. Wanneer deze elkaar op het ijsoppervlak tegenkomen, “klikken” ze in elkaar om erythrulose te vormen, een suiker dat trouwens ook in de cellen van rode frambozen voorkomt.

Om te testen of deze hypothese standhoudt in de interstellaire ruimte, berekenden de Spaanse onderzoekers het exacte reactiemechanisme van erythrulose. Via quantumchemische berekeningen brachten zij de elementaire reactiestappen en bijbehorende reactiesnelheden in kaart.

Deze gegevens vormden de basis voor het model van Cuppen en Salaris. Cuppen licht het verband tussen de twee methoden toe: ‘De Spaanse wetenschappers bedachten de meest optimale condities voor hoe zo’n suiker kan vormen. Maar vervolgens moet je in een model kijken: gebeurt dat ook echt, kom je die omstandigheden ook tegen?’ Met andere woorden: de Spaanse berekeningen tonen aan hoe de suikers theoretisch kunnen ontstaan onder ideale condities. Het model van Cuppen en Salaris toetst of dit ook daadwerkelijk gebeurt in de praktijk.

Simpele suikers afwezig

Het is belangrijk dat je in zo’n model niet alleen maar reacties meeneemt die moleculen vormen. Je hebt juist ook reacties nodig die weer moleculen afbreken, zegt Cuppen. ‘Anders krijg je van die sinks. Dan loopt alles naar de meest complexe moleculen in je reactienetwerk en blijft het daar hangen.’ Het lijkt dan dus theoretisch veel makkelijker om grote, complexe suikermoleculen te maken, dan dat het in werkelijkheid waarschijnlijk is.

Het verrassende is dat de Spanjaarden juist het complexere erythrulose, een suikermolecuul met vier koolstofatomen (C4), ontdekten, terwijl ze relatief simpelere suikers met drie koolstofatomen (C3) helemaal niet in de ruimtewolken terugvonden. ‘Toch moesten we in ons model ook reactieroutes maken voor C3-suikers, en niet alleen voor de variant met vier koolstofatomen. Dat deden we puur om te kijken of we snapten waarom die C3-suikers dan minder voorkomen,’ zegt Cuppen.

Haar model kan daar wel iets over zeggen: het blijkt dat je C3-moleculen relatief makkelijk maakt, maar dat deze suikers ook net zo goed weer vernietigd worden. Dat gebeurt door kosmische straling, maar ook door uv-licht, dat ontstaat wanneer kosmische straling waterstofmoleculen in het reactiesysteem afbreekt. En laat het midden van de Melkweg, waar erythrulose werd ontdekt, nou net een gebied zijn met veel vernietigende kosmische straling. 

Terwijl C3-suikers relatief makkelijk verdwijnen gaan C4-suikers er een stuk minder snel aan. Doordat grotere suikers de energie van uv-licht over meer vrijheidsgraden kunnen verdelen, zijn ze resistenter tegen de lichtbron, verklaart Cuppen.

Samenspel

Cuppen benadrukt dat haar reactiepad, waarbij C3-suikers vaker vernietigd worden, slechts één mogelijkheid is om erythrulose te vormen. ‘De vorming van complexe suikermoleculen is een samenspel van meerdere paden,’ aldus Cuppen. ‘Gegeven het reactienetwerk vind je welke paden gevormd worden en welke belangrijk zijn en niet. Dat is niet altijd intuïtief: van tevoren kun je bedenken dat suikers één pad volgen, maar dan blijkt het toch een andere kant op te gaan.’

Hype

En hoe groeit erythrulose verder? Nadat de suikermoleculen zich verzameld hebben op buitenaardse deeltjes stof en ijs klonteren deze deeltjes samen tot grotere brokstukken die als meteoren op planeten “uitregenen”. De Spaanse onderzoekers speculeren dat suikers zo ook ooit op aarde terecht kunnen zijn gekomen.

Toch wil Cuppen niet te hard van stapel lopen met de vondst. ‘Soms wordt zo’n ontdekking iets te hard gehypet. Ik vind de stap dan ook te groot om nu te zeggen dat de eerste suikers zo naar de aarde zijn gebracht. Maar er zijn wel tekenen dat suikers kunnen overleven bij de impact van zo’n meteoriet.’

Jiménez-Serra, I., García de la Concepción, J., Cuppen, H.M. et al. Detection of a four-carbon sugar in interstellar space. Nat Astron 10, 1353–1363 (2026). https://doi.org/10.1038/s41550-026-02905-7