Konstnärens koncept av meteorer som påverkar den antika jorden. Vissa forskare tror att sådana effekter kan ha levererat vatten och andra molekyler användbara för framväxande liv på jorden. Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Cyanid och kolmonoxid är båda dödliga gifter för människor, men föreningar innehållande järn, cyanid, och kolmonoxid upptäckt i kolrika meteoriter av ett team av forskare vid Boise State University och NASA kan ha hjälpt till att driva liv på den tidiga jorden. De utomjordiska föreningarna som finns i meteoriter liknar den aktiva platsen för hydrogenaser, vilka är enzymer som ger energi till bakterier och arkéer genom att bryta ner vätgas (H2). Deras resultat tyder på att dessa föreningar också fanns på den tidiga jorden, innan livet började, under en tidsperiod då jorden ständigt bombarderades av meteoriter och atmosfären sannolikt var mer väterik.
"När de flesta tänker på cyanid, de tänker på spionfilmer – en kille som sväljer ett piller, skummar om munnen och dör, men cyanid var förmodligen en viktig förening för att bygga molekyler nödvändiga för liv, " förklarade Dr Karen Smith, senior forskare vid Boise State University, Boise, Idaho. Cyanid, en kolatom bunden till en kväveatom, tros vara avgörande för livets ursprung, eftersom det är involverat i den icke-biologiska syntesen av organiska föreningar som aminosyror och nukleobaser, som är byggstenarna i proteiner och nukleinsyror som används av alla kända livsformer.
Smith är huvudförfattare till en artikel om denna forskning publicerad 25 juni i Nature Communications. Smed, tillsammans med Boise State biträdande professor Mike Callahan, en medförfattare på tidningen, utvecklat nya analysmetoder för att utvinna och mäta gamla spår av cyanid i meteoriter. De fann att meteoriterna som innehåller cyanid tillhör en grupp kolrika meteoriter som kallas CM-kondriter. Andra typer av meteoriter testade, inklusive en marsmeteorit, innehöll ingen cyanid.
"Data som samlats in av NASA:s rymdfarkost OSIRIS-REx av asteroiden Bennu indikerar att den är relaterad till CM-kondriter, " sa medförfattaren Jason Dworkin från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "OSIRIS-REx kommer att leverera ett prov från Bennu för att studera på jorden 2023. Vi kommer att söka efter just dessa föreningar för att försöka koppla Bennu till kända meteoriter och för att förstå den potentiella leveransen av prebiotiska föreningar som cyanid, som kan ha hjälpt till att starta liv på den tidiga jorden eller andra kroppar i solsystemet."
Meteoriter innehåller metallorganiska föreningar som liknar delar av enzymer som finns i bakterier och arkéer. CN är cyanid, CO är kolmonoxid, Fe är järn, Ni är nickel. Kredit:Smith et al. Naturkommunikation, 2019
Cyanid har hittats i meteoriter tidigare. Dock, i det nya verket, Smith och Callahan blev förvånade när de upptäckte att cyanid, tillsammans med kolmonoxid (CO), band med järn för att bilda stabila föreningar i meteoriterna. De identifierade två olika järncyanokarbonylkomplex i meteoriterna med hjälp av högupplöst vätskekromatografi-masspektrometri. "En av de mest intressanta observationerna från vår studie är att dessa järncyanokarbonylkomplex liknar delar av de aktiva platserna för hydrogenaser, som har en mycket distinkt struktur, " sa Callahan.
Hydrogenaser finns i nästan alla moderna bakterier och arkéer och anses allmänt vara urgammalt ursprung. Hydrogenaser är stora proteiner, men det aktiva stället - regionen där kemiska reaktioner äger rum - råkar vara en mycket mindre metallorganisk förening som finns i proteinet, enligt Callahan. Det är denna förening som liknar de cyanidhaltiga föreningar som teamet upptäckte i meteoriter.
Ett bestående mysterium angående livets ursprung är hur biologi kunde ha uppstått från icke-biologiska kemiska processer. Likheterna mellan de aktiva platserna i hydrogenasenzymer och cyanidföreningarna som teamet hittade i meteoriter tyder på att icke-biologiska processer i meteoriternas moderasteroider och på den antika jorden kunde ha gjort molekyler användbara för framväxande liv.
"Cyanid och kolmonoxid bunden till en metall är ovanliga och sällsynta i enzymer. Hydrogenaser är undantaget. När man jämför strukturen av dessa järncyanokarbonylkomplex i meteoriter med dessa aktiva platser i hydrogenaser, det får dig att undra om det fanns en koppling mellan de två, ", tillade Smith. "Det är möjligt att järncyanokarbonylkomplex kan ha varit en föregångare till dessa aktiva platser och senare inkorporerats i proteiner för miljarder år sedan. Dessa komplex fungerade förmodligen som källor till cyanid på den tidiga jorden också."
