Цианид не только последнее средство для захваченных шпионов голливудского фильма. Это также важный компонент ранней химии жизни. И теперь новое исследование обнаруживает, что цианид мог попасть на Землю на метеоритах.
Образцы определенной группы примитивных метеоритов, в том числе большого, который упал около Мерчисона, Австралия, в 1969 году, содержат цианид, связанный в стабильной конфигурации с железом и окисью углерода. Такие же виды структур присутствуют в ферментах, называемых гидрогеназами, у современных бактерий и архей, что может свидетельствовать о том, что ранняя жизнь либо заимствована у метеоритов, либо что геология ранней Земли образовала такие же виды цианидных соединений, сказал соавтор исследования Майкл Каллахан, аналитик химик Бойсе государственного университета.
«Когда вы изучаете эти примитивные метеориты, вы как будто прыгаете в машину времени, и вы можете вернуться и изучить эти древние материалы», - сказал Каллахан в интервью Live Science. «И тогда вы обнаружите эти связи с жизнью и древней биологией».
Ищу цианид
Каллахан и его коллеги начали искать цианид в космических породах после публикации статьи 2011 года, в которой они обнаружили нуклеиновые основания в метеоритах. Нуклеиновые основания, такие как гуанин или аденин, являются строительными блоками ДНК. По словам Каллахана, химия нуклеиновых оснований и их исходных астероидов выглядит так, как будто они зависят от цианида в качестве реагента. Но он не был уверен, что им удастся найти цианид на метеоритах, даже если он когда-то существовал. Каллахан сказал, что цианид чрезвычайно реактивен, поэтому он ожидал, что он израсходуется и трансформируется задолго до того, как приземлится на Земле.
Но соавтор исследования Карен Смит, также аналитик-химик из штата Бойсе, имела опыт анализа цианидов, поэтому исследователи собрали и протестировали образцы метеоритов, большинство из которых были обнаружены в Антарктиде. Пять из метеоритов представляли собой особый вид углеродистых хондритов, называемых CM-хондритами, которые содержат нуклеиновые основания, а также другие строительные блоки биологии, такие как аминокислоты. Одним из тех CM хондритов был метеорит Мерчисон, который приземлился в Австралии в 1969 году, ошеломляющий местных жителей с большим огненным шаром.
По словам Каллахана, чтобы найти и извлечь цианид, исследователи позаимствовали методы, которые обычно используются для обнаружения токсичных веществ в сточных водах, оставшихся после промышленных процессов. Они использовали кислоту для извлечения соединений из метеоритов, а затем подвергли ее анализу, включая масс-спектрометрию и жидкостную хроматографию, которые позволили им идентифицировать составные части извлеченного материала.
Цианидные сюрпризы
К их удивлению, исследователи обнаружили цианид. Каждый из хондритов CM содержал химическое вещество, в то время как ни один из других типов метеоритов не содержал. (Исследователи даже проверили знаменитый марсианский метеорит, который когда-то утверждал, что содержит доказательства инопланетной жизни - там нет цианидов.)
По-видимому, цианид пережил миллиарды лет в космосе и совершил огненную поездку в ледяную Антарктиду, потому что он был связан в стабильной конфигурации с окисью углерода и железом. «Это действительно классическая неорганическая химия», - сказал Каллахан.
Каллахан добавил, что каким бы стабильным он ни был, цианид также может быть выделен из метеорита, что делает его интригующим возможным игроком в происхождении жизни. Комбинация воды и ультрафиолетового света могла бы высвободить цианид из метеоритов на ранней Земле, когда бомбардировка космическими камнями была обычным явлением. Таким образом, по словам Каллахана, метеориты могли увеличить доступный цианид для химических реакций, которые в конечном итоге привели к появлению живых клеток.
По словам Каллахана, альтернативно, ранний цианид Земли мог быть самодельным. Но если это так, то он мог сформироваться очень похожим образом, как на метеоритах. Метеориты состоят из той же космической пыли и льда, что сформировали планеты, но они не были изменены геохимическими процессами.
Другим интригующим сюрпризом, по словам Каллахана, было странное сходство между пучками окиси углерода, железа и цианида в метеорите и частями ферментов некоторых из самых старых групп жизни, архей и бактерий. По словам Каллахана, все бактерии и археи имеют ферменты, называемые гидрогеназами, и активный сайт тех ферментов, где происходит связывание, такой же, как и цианидные структуры, наблюдаемые в метеоритах.
«Может быть, это предшественники этих активных сайтов», - сказал Каллахан.
Каллахан сказал, что это еще не доказано, но исследовательская группа планирует дальнейшую работу по химии метеоритов. Одним из будущих направлений может стать любезность продолжающейся миссии НАСА OSIRIS-Rex, которая будет собирать образец с астероида Бенну и доставить его на Землю в 2023 году. Бенну может быть хондритом КМ, сказал Каллахан, что даст захватывающую возможность для изучения первозданный образец тела астероида.
Каллахан и его коллеги сообщили о своей работе 25 июня в открытом доступе в журнале Nature Communications.
