Cyjanek to nie tylko ostateczność dla schwytanych szpiegów z hollywoodzkiego filmu. Jest także kluczowym składnikiem wczesnej chemii życia. A teraz, nowe badania wskazują, że cyjanek mógł przybyć na Ziemię na meteoryty.
Próbki określonej grupy prymitywnych meteorytów - w tym dużej, która spadła w pobliżu Murchison w Australii w 1969 roku - wszystkie zawierają cyjanek, związany w stabilnej konfiguracji z żelazem i tlenkiem węgla. Te same rodzaje struktur znajdują się w enzymach zwanych wodorazami we współczesnych bakteriach i archeonach, co może sugerować, że wczesne życie zapożyczone z meteorytów lub że wczesna geologia Ziemi tworzyła ten sam rodzaj związków cyjankowych, powiedział współautor badań Michael Callahan, analityczny chemik Boise State University.
„Kiedy studiujesz te prymitywne meteoryty, to tak, jakbyś wskakiwał w maszynę czasu i możesz wrócić i studiować te starożytne materiały” - powiedział Callahan Live Live. „A potem odnajdujesz powiązania z życiem i starożytną biologią”.
Poszukuję cyjanku
Callahan i jego koledzy zaczęli szukać cyjanku w skałach kosmicznych po opublikowaniu artykułu z 2011 r., W którym odkryli podstawy nukleinowe w meteorytach. Podstawy nukleinowe, takie jak guanina lub adenina, są jednymi z elementów składowych DNA. Jak powiedział Callahan, chemia zasad nukleinowych i ich macierzystych asteroid wyglądała tak, jakby zależała od cyjanku jako reagenta. Nie był jednak pewien, czy uda im się znaleźć cyjanek na meteorytach, nawet jeśli kiedyś istniał. Callahan powiedział, że cyjanek jest wyjątkowo reaktywny, więc spodziewał się, że zostanie zużyty i przekształcony na długo przed wylądowaniem na Ziemi.
Ale współautor badań Karen Smith, chemik analityczny z Boise State, miał doświadczenie w analizie cyjanków, więc badacze zgromadzili i przetestowali próbki meteorytów, z których większość została odkryta na Antarktydzie. Pięć meteorytów było szczególnym rodzajem chondrytu węglowego zwanego chondrytami CM, które zawierają zasady nukleinowe, a także inne elementy składowe biologii, takie jak aminokwasy. Jednym z tych chondrytów CM był meteoryt Murchison, który wylądował w Australii w 1969 roku, oszałamiając mieszkańców dużą kulą ognia.
Callahan powiedział, że aby znaleźć i ekstrahować cyjanek, naukowcy zapożyczyli techniki, które zwykle były wykorzystywane do znajdowania toksycznych substancji w ściekach pozostałych po procesach przemysłowych. Wykorzystali kwas do ekstrakcji związków z meteorytów, a następnie poddali go szeregowi analiz, w tym spektrometrii mas i chromatografii cieczowej, które pozwoliły im zidentyfikować części składowe wydobytego materiału.
Cyjanki zaskakują
Ku ich zaskoczeniu naukowcy znaleźli cyjanek. Każdy chondryt CM zawierał substancję chemiczną, podczas gdy żaden inny typ meteorytów nie. (Naukowcy przetestowali nawet słynny meteoryt Marsa, który kiedyś miał zawierać dowody życia obcych - nie ma tam cyjanku).
Wydaje się, że cyjanek przetrwał miliardy lat w kosmosie i ognistą podróż do odpoczynku na lodowatej Antarktydzie, ponieważ był związany w stabilnej konfiguracji z tlenkiem węgla i żelazem. „To naprawdę klasyczna chemia nieorganiczna” - powiedział Callahan.
Callahan dodał, że jakkolwiek jest stabilny, cyjanek może być również uwalniany z meteorytu, co czyni go intrygującym możliwym graczem w początkach życia. Połączenie wody i światła ultrafioletowego mogło uwolnić cyjanek z meteorytów na wczesnej Ziemi, gdy bombardowanie skałami kosmicznymi było powszechne. W ten sposób meteoryty mogły zwiększyć dostępny cyjanek dla reakcji chemicznych, które ostatecznie doprowadziły do żywych komórek, powiedział Callahan.
Alternatywnie, wczesny cyjanek ziemi mógł być hodowany w domu, powiedział Callahan. Ale jeśli tak, mogło powstać w bardzo podobny sposób, jak na meteorytach. Meteoryty są zbudowane z tego samego kosmicznego pyłu i lodu, które tworzyły planety, ale nie zostały zmienione przez procesy geochemiczne.
Inną intrygującą niespodzianką, powiedział Callahan, były dziwne podobieństwa między wiązkami meteorytu tlenku węgla, żelaza i cyjanku oraz części enzymów niektórych z najstarszych grup życia, archeonów i bakterii. Callahan powiedział, że wszystkie bakterie i archeony mają enzymy zwane wodorazami, a miejsce aktywne tych enzymów, w których zachodzi wiązanie, jest takie samo jak struktury cyjankowe widoczne w meteorytach.
„Być może są to prekursory tych aktywnych witryn” - powiedział Callahan.
Nie zostało to jeszcze udowodnione, powiedział Callahan, ale zespół badawczy planuje dalsze prace nad chemią meteorytów. Jeden przyszły kierunek może nadejść dzięki trwającej misji NASA OSIRIS-Rex, która zbierze próbkę od asteroidy Bennu i dostarczy ją na Ziemię w 2023 r. Bennu może być chondrytem CM, powiedział Callahan, co stanowiłoby ekscytującą okazję do studiowania nieskazitelna próbka macierzystego ciała asteroidy.
Callahan i jego koledzy donieśli o swojej pracy 25 czerwca w ogólnodostępnym czasopiśmie Nature Communications.
