Cianīds nav tikai pēdējais līdzeklis Holivudas filmas sagūstītajiem spiegiem. Tā ir arī dzīves agrīnās ķīmijas būtiska sastāvdaļa. Un tagad jaunie pētījumi atklāj, ka cianīds uz Zemes varētu būt nokļuvis meteorītos.
Konkrētas primitīvo meteorītu grupas paraugi - ieskaitot lielu, kas nokrita netālu no Murchison, Austrālijā, 1969. gadā - satur cianīdu, kas stabilā konfigurācijā ir saistīts ar dzelzi un oglekļa monoksīdu. Tādas pašas struktūras ir atrodamas fermentos, ko mūsdienu hidrogēnās sauc par hidrogēnām, un tas varētu liecināt, ka agrīnā dzīve vai nu ir aizgūta no meteorītiem, vai arī, ka agrīnā Zemes ģeoloģija veido tāda paša veida cianīda savienojumus, sacīja analītiskā pētījuma līdzautors Maikls Callahans. ķīmiķis Boise State University.
"Kad jūs studējat šos primitīvos meteorītus, tas ir kā jūs ielēkt laika mašīnā un jūs varat atgriezties un izpētīt šos senos materiālus," Callahan stāstīja Live Science. "Un tad jūs atradīsit šos savienojumus ar dzīvi un seno bioloģiju."
Meklē cianīdu
Callahan un viņa kolēģi sāka meklēt cianīdu kosmosa iežos pēc tam, kad tika publicēts 2011. gada raksts, kurā viņi atklāja nukleobāzes meteorītos. Nukleobāzes, piemēram, guanīns vai adenīns, ir vieni no DNS pamatakmeņiem. Nukleobāžu un to sākotnējo asteroīdu ķīmija izskatījās tā, it kā tā būtu atkarīga no cianīda kā reaģenta, sacīja Callahan. Bet viņš nebija pārliecināts, ka viņi meteorītos atradīs cianīdu, pat ja tas kādreiz būtu pastāvējis. Cianīds ir ārkārtīgi reaģējošs, sacīja Callahan, tāpēc viņš cerēja, ka tas tiks izmantots un pārveidots ilgi pirms tā nolaišanās uz Zemes.
Bet pētījuma līdzautorei Karenai Smitai, arī Boise State analītiskajai ķīmiķei, bija cianīda analīzes fons, tāpēc pētnieki savāca un pārbaudīja meteorītu paraugus, no kuriem lielākā daļa tika atklāti Antarktīdā. Pieci no meteorītiem bija īpaša veida oglekļa hondrīts, ko sauc par CM hondrītiem, kas satur nukleobāzes, kā arī citus bioloģijas celtniecības elementus, piemēram, aminoskābes. Viens no tiem CM hondritiem bija Murchison meteorīts, kas 1969. gadā nolaidās Austrālijā, apdullinot vietējos ar lielu ugunsbumbu.
Lai atrastu un iegūtu cianīdu, pētnieki aizņēmās metodes, kuras parasti izmantoja toksisko vielu atrašanai notekūdeņos, kas palikuši no rūpniecības procesiem, sacīja Callahan. Viņi izmantoja skābi, lai ekstrahētu savienojumus no meteorītiem, un pēc tam pakļāva to analīžu paketei, ieskaitot masu spektrometriju un šķidruma hromatogrāfiju, kas abiem ļāva identificēt ekstrahētā materiāla sastāvdaļas.
Cianīds pārsteidz
Par pārsteigumu pētnieki atrada cianīdu. Katrā no CM hondritiem bija ķīmiskā viela, bet nevienā no citiem meteorītu veidiem tā nebija. (Pētnieki pat pārbaudīja slaveno Marsa meteorītu, par kuru kādreiz tika apgalvots, ka tam ir pierādījumi par svešu dzīvību - tur nav cianīda.)
Cianīds, šķiet, ir izdzīvojis miljardiem gadu kosmosā un ugunīgu ceļojumu, lai atpūstos ledainajā Antarktīdā, jo tas bija saistīts ar stabilu konfigurāciju ar oglekļa monoksīdu un dzelzi. "Tā ir šī patiešām klasiskā neorganiskā ķīmija," sacīja Callahan.
Lai cik stabils tas arī būtu, cianīdu var atbrīvot arī no meteorīta, piebilda Callahan, un tas padara to par intriģējošu iespējamo spēlētāju dzīvības izcelsmē. Ūdens un ultravioletā starojuma kombinācija varēja atbrīvot cianīdu no meteorītiem uz Zemes agrīnajā daļā, kad izplatīta bija kosmosa iežu bombardēšana. Tādā veidā meteorīti varēja palielināt pieejamo cianīdu ķīmiskajām reakcijām, kas galu galā noveda pie dzīvām šūnām, sacīja Callahan.
Kā alternatīvu Zemes agrīnais cianīds varēja būt audzēts mājās, sacīja Callahan. Bet, ja tā, tas varētu būt izveidojies ļoti līdzīgi, kā tas notiek uz meteorītiem. Meteorīti ir izgatavoti no tiem pašiem kosmosa putekļiem un ledus, no kuriem veidojās planētas, taču ģeoķīmiskie procesi tos nav mainījuši.
Otrs intriģējošais pārsteigums, pēc Callahan sacītā, bija dīvainās līdzības starp meteorīta oglekļa monoksīda, dzelzs un cianīda saišķiem un dažu vecāko dzīves grupu, archaea un baktēriju enzīmu daļām. Callahan sacīja, ka visās baktērijās un arhaea ir fermenti, ko sauc par hidrogēnēm, un šo enzīmu aktīvā vieta, kur notiek saite, ir tāda pati kā cianīdu struktūras, kas redzamas meteorītos.
"Varbūt tie ir šo aktīvo vietu priekšgājēji," sacīja Callahan.
Tas vēl nav pierādīts, sacīja Callahan, bet pētnieku grupa plāno turpmāku darbu pie meteorītu ķīmijas. Viens no nākotnes virzieniem varētu piekrist notiekošajai NASA misijai OSIRIS-Rex, kas 2023. gadā savāks paraugu no asteroīda Bennu un nogādās to uz Zemi. Bennu varētu būt CM hondrīts, sacīja Callahan, kas sniegtu aizraujošu iespēju studēt senatnīgs asteroīda vecāku ķermeņa paraugs.
Callahan un viņa kolēģi ziņoja par savu darbu 25. jūnijā atvērtās piekļuves žurnālā Nature Communications.
