Життя на Землю міг принести метеорит, багатий ціанідом

Ціанід і окис вуглецю є смертельно небезпечними речовинами для людини, але сполуки, що містять залізо, ціанід і окис вуглецю, виявлені в багатих вуглецем метеоритах групою вчених з Університету штату Айдахо в Бойсе (США) і НАСА, могли б допомогти зародитися життя на молодій Землі, говориться в повідомленні НАСА. Результати роботи опубліковані в журналі Nature Communications.

З'єднання позаземного походження, виявлені в метеоритах, нагадують активне джерело гідрогеназ-ферментів, які забезпечують енергією бактерії і археї (одноклітинні організми), руйнуючи газоподібний водень (H2). Ці сполуки також були присутні на молодій Землі, коли життя ще не зародилося, планету постійно бомбардували метеорити і коли атмосфера, ймовірно, була більш багата воднем.

Вважається, що ціанід (атом вуглецю, пов'язаний з атомом азоту) має вирішальне значення для походження життя, оскільки він бере участь у небіологічному синтезі органічних сполук, таких як амінокислоти, нуклеїнові підстави, які є будівельними блоками білків і нуклеїнових кислот, які використовуються усіма відомими формами життя.

Дослідники з Університету штату Айдахо в Бойсе розробили нові аналітичні методи для отримання і вимірювання давніх слідів ціаніду в метеоритах. Вони виявили, що метеорити містять ціанід, належать до групи багатих вуглецем метеоритів – так званих CM-хондритів. Інші типи протестованих метеоритів, в тому числі марсіанський, не містили ціаніду.

«Дані, зібрані космічним апаратом НАСА OSIRIS-REx з астероїда Бенну, показують, що він пов'язаний з СМ-хондритами», – зазначив один з авторів дослідження Джейсон Дворкін (Jason Dworkin) з Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА. Міжпланетна станція OSIRIS-REx доставить зразок грунту астероїда Бенну на Землю в 2023 році для подальшого вивчення. «Ми будемо шукати ці самі сполуки, щоб спробувати знайти зв'язок між Бенну та іншими відомими метеоритами і зрозуміти, як вони могли доставити на Землю пребіотичні з'єднання, таких як ціанід, які, можливо, допомогли розвинути життя на ранній Землі або інших тілах Сонячної системи», – додав Дворкін.

Ціанід був знайдений в метеоритах і раніше. Однак у новій роботі вчені виявили, що ціанід, поряд з монооксидом вуглецю (СО), зв'язується з залізом - і разом вони утворюють стабільні з'єднання в метеоритах. Вони ідентифікували два різних ціанокарбонільних комплексу заліза в метеоритах за допомогою рідинної хромато-мас-спектрометрії високого дозволу. Одним з найбільш цікавих спостережень було те, що ціанокарбонільні комплекси заліза нагадують частини активних центрів гідрогеназ, які мають дуже чітку структуру.

Гідрогенази присутні майже у всіх сучасних бактеріях і археях і, як вважається, мають давнє походження. Гідрогенази-це великі білки, але їх активний центр-область, де відбуваються хімічні реакції, - виявляється набагато меншим металоорганічним з'єднанням, що містяться в білку, як відзначають дослідники. Саме воно нагадує ціановмісні сполуки, які вчені виявили в метеоритах.

Незмінна загадка, що стосується походження життя, полягає в тому, як біологія могла виникнути в результаті небіологічних хімічних процесів. Подібність між активними центрами в ферментах гідрогенази і сполуками ціанідів, які команда виявила в метеоритах, передбачає, що небіологічні процеси в батьківських астероїдах метеоритів і на стародавній Землі могли зробити молекули корисними для зароджується життя.

"Ціанід і монооксид вуглецю, приєднані до металу, є незвичайними і рідкісними в ферментах. Гидрогеназы є винятком. Коли ви порівнюєте структуру ціанокарбонильних комплексів заліза в метеоритах з активними центрами в гідрогеназах, виникає питання: у чому зв'язок між ними, – додав керівник дослідження Карен Сміт (Karen Smith). – Цілком можливо, що ціанокарбонильні комплекси заліза, можливо, були попередниками цих активних центрів і пізніше були включені в білки мільярди років тому. Ці комплекси, ймовірно, діяли як джерела ціаніду і на землі в її перші роки життя».