Cyanidforbindelser opdaget i meteoritter kan indeholde spor om livets oprindelse

Cyanid og kulilte er begge dødelige gifte for mennesker, men forbindelser indeholdende jern, cyanid, og kulilte opdaget i kulstofrige meteoritter af et hold videnskabsmænd ved Boise State University og NASA kan have hjulpet livet på den tidlige jord. De udenjordiske forbindelser, der findes i meteoritter, ligner det aktive sted for hydrogenaser, som er enzymer, der giver energi til bakterier og arkæer ved at nedbryde brintgas (H2). Deres resultater tyder på, at disse forbindelser også var til stede på den tidlige Jord, før livet begyndte, i en periode, hvor Jorden konstant blev bombarderet af meteoritter, og atmosfæren sandsynligvis var mere brintrig.

"Når de fleste mennesker tænker på cyanid, de tænker på spionfilm - en fyr, der sluger en pille, skummer om munden og dør, men cyanid var sandsynligvis en vigtig forbindelse til at bygge molekyler, der er nødvendige for liv, " forklarede Dr. Karen Smith, seniorforsker ved Boise State University, Boise, Idaho. Cyanid, et carbonatom bundet til et nitrogenatom, menes at være afgørende for livets oprindelse, da det er involveret i den ikke-biologiske syntese af organiske forbindelser som aminosyrer og nukleobaser, som er byggestenene i proteiner og nukleinsyrer, der bruges af alle kendte livsformer.

Smith er hovedforfatter til et papir om denne forskning offentliggjort 25. juni i Nature Communications. Smith, sammen med Boise State assisterende professor Mike Callahan, en medforfatter på papiret, udviklet nye analysemetoder til at udvinde og måle gamle spor af cyanid i meteoritter. De fandt ud af, at de meteoritter, der indeholder cyanid, tilhører en gruppe kulstofrige meteoritter kaldet CM-kondritter. Andre typer meteoritter testet, inklusive en Mars-meteorit, indeholdt ingen cyanid.

"Data indsamlet af NASAs OSIRIS-REx rumfartøj af asteroide Bennu indikerer, at det er relateret til CM-kondriter, " sagde medforfatter Jason Dworkin fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "OSIRIS-REx vil levere en prøve fra Bennu til undersøgelse på Jorden i 2023. Vi vil søge efter netop disse forbindelser for at forsøge at forbinde Bennu med kendte meteoritter og for at forstå den potentielle levering af præbiotiske forbindelser såsom cyanid, som kan have hjulpet med at starte liv på den tidlige Jord eller andre kroppe i solsystemet."

Cyanid er tidligere blevet fundet i meteoritter. Imidlertid, i det nye værk, Smith og Callahan blev overraskede over at opdage, at cyanid, sammen med kulilte (CO), blev bundet med jern for at danne stabile forbindelser i meteoritterne. De identificerede to forskellige jerncyano-carbonylkomplekser i meteoritterne ved hjælp af højopløsningsvæskekromatografi-massespektrometri. "En af de mest interessante observationer fra vores undersøgelse er, at disse jerncyano-carbonylkomplekser ligner dele af hydrogenasernes aktive steder, som har en meget tydelig struktur, " sagde Callahan.

Hydrogenaser er til stede i næsten alle moderne bakterier og arkæer og antages i vid udstrækning at være ældgammel af oprindelse. Hydrogenaser er store proteiner, men det aktive sted - det område, hvor kemiske reaktioner finder sted - er tilfældigvis en meget mindre metal-organisk forbindelse indeholdt i proteinet, ifølge Callahan. Det er denne forbindelse, der ligner de cyanidholdige forbindelser, som holdet opdagede i meteoritter.

Et vedvarende mysterium vedrørende livets oprindelse er, hvordan biologien kunne være opstået fra ikke-biologiske kemiske processer. Lighederne mellem de aktive steder i hydrogenase-enzymer og cyanidforbindelserne, som holdet fandt i meteoritter, tyder på, at ikke-biologiske processer i meteoritternes forældreasteroider og på oldtidens Jord kunne have gjort molekyler nyttige for nye liv.

"Cyanid og carbonmonoxid knyttet til et metal er usædvanlige og sjældne i enzymer. Hydrogenaser er undtagelsen. Når man sammenligner strukturen af ​​disse jerncyano-carbonylkomplekser i meteoritter med disse aktive steder i hydrogenaser, det får dig til at spekulere på, om der var en forbindelse mellem de to, " tilføjede Smith. "Det er muligt, at jerncyano-carbonylkomplekser kan have været en forløber for disse aktive steder og senere inkorporeret i proteiner for milliarder af år siden. Disse komplekser fungerede sandsynligvis også som kilder til cyanid på den tidlige Jorden."