Цианид и окись углерода являются смертельно опасными ядами для человека, но соединения, содержащие железо, цианид и окись углерода, обнаруженные в богатых углеродом метеоритах группой ученых из Университета штата Айдахо в Бойсе (США) и НАСА, могли бы помочь зародиться жизни на молодой Земле, говорится в сообщении НАСА. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Соединения внеземного происхождения, обнаруженные в метеоритах, напоминают активный источник гидрогеназ – ферментов, которые обеспечивают энергией бактерии и археи (одноклеточные организмы), разрушая газообразный водород (H2). Эти соединения также присутствовали на молодой Земле, когда жизнь ещё не зародилась, планету постоянно бомбардировали метеориты и когда атмосфера, вероятно, была более богата водородом.
Считается, что цианид (атом углерода, связанный с атомом азота) имеет решающее значение для происхождения жизни, поскольку он участвует в небиологическом синтезе органических соединений, таких как аминокислоты и нуклеиновые основания, которые являются строительными блоками белков и нуклеиновых кислот, используемых всеми известными формами жизни.
Исследователи из Университета штата Айдахо в Бойсе разработали новые аналитические методы для извлечения и измерения древних следов цианида в метеоритах. Они обнаружили, что метеориты, содержащие цианид, принадлежат к группе богатых углеродом метеоритов – так называемых CM-хондритов. Другие типы протестированных метеоритов, в том числе марсианский, не содержали цианида.
«Данные, собранные космическим аппаратом НАСА OSIRIS-REx с астероида Бенну, показывают, что он связан с СМ-хондритами», – отметил один из авторов исследования Джейсон Дворкин (Jason Dworkin) из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. Межпланетная станция OSIRIS-REx доставит образец грунта астероида Бенну на Землю в 2023 году для дальнейшего изучения. «Мы будем искать эти самые соединения, чтобы попытаться найти связь между Бенну и другими известными метеоритами и понять, как они могли доставить на Землю пребиотические соединения, таких как цианид, которые, возможно, помогли развить жизнь на ранней Земле или других телах в Солнечной системе», – добавил Дворкин.
Цианид был найден в метеоритах и раньше. Однако в новой работе ученые обнаружили, что цианид, наряду с монооксидом углерода (СО), связывается с железом - и вместе они образуют стабильные соединения в метеоритах. Они идентифицировали два различных цианокарбонильных комплекса железа в метеоритах с помощью жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. Одним из наиболее интересных наблюдений было то, что цианокарбонильные комплексы железа напоминают части активных центров гидрогеназ, которые имеют очень четкую структуру.
Гидрогеназы присутствуют почти во всех современных бактериях и археях и, как считается, имеют древнее происхождение. Гидрогеназы – это большие белки, но их активный центр – область, где происходят химические реакции, – оказывается гораздо меньшим металлоорганическим соединением, содержащимся в белке, как отмечают исследователи. Именно оно напоминает цианосодержащие соединения, которые ученые обнаружили в метеоритах.
Неизменная загадка, касающаяся происхождения жизни, заключается в том, как биология могла возникнуть в результате небиологических химических процессов. Сходство между активными центрами в ферментах гидрогеназы и соединениями цианидов, которые команда обнаружила в метеоритах, предполагает, что небиологические процессы в родительских астероидах метеоритов и на древней Земле могли сделать молекулы полезными для зарождающейся жизни.
«Цианид и монооксид углерода, присоединенные к металлу, являются необычными и редкими в ферментах. Гидрогеназы являются исключением. Когда вы сравниваете структуру цианокарбонильных комплексов железа в метеоритах с активными центрами в гидрогеназах, возникает вопрос: в чем связь между ними, – добавил руководитель исследования Карен Смит (Karen Smith). – Вполне возможно, что цианокарбонильные комплексы железа, возможно, были предшественниками этих активных центров и позже были включены в белки миллиарды лет назад. Эти комплексы, вероятно, действовали как источники цианида и на Земле в ее первые годы жизни».
[Иллюстрация: NASA'S GODDARD SPACE FLIGHT CENTER CONCEPTUAL IMAGE LAB]
