在隕石中發(fā)現(xiàn)的氰化物可能是生命起源的線索

氰化物和一氧化碳對人類都是致命的毒藥，但博伊西州立大學(xué)和美國國家航空航天局的一組科學(xué)家在富含碳的隕石中發(fā)現(xiàn)含有鐵，氰化物和一氧化碳的化合物可能有助于早期地球的生命。在隕石中發(fā)現(xiàn)的外星化合物類似于氫化酶的活性位點(diǎn)，氫化酶是通過分解氫氣(H2)為細(xì)菌和古細(xì)菌提供能量的酶。他們的研究結(jié)果表明，這些化合物也存在于地球早期，生命開始之前，在地球不斷受到隕石轟擊的時期，大氣可能更富含氫。

“當(dāng)大多數(shù)人想到氰化物時，他們會想到間諜電影 - 一個吞下藥丸的人，口腔發(fā)泡和死亡，但氰化物可能是構(gòu)建生命必需分子的必要化合物，”高級研究員凱倫史密斯博士解釋說。博伊西州立大學(xué)，博伊西，愛達(dá)荷州的科學(xué)家。氰化物，一種與氮原子結(jié)合的碳原子，被認(rèn)為對生命起源至關(guān)重要，因?yàn)樗鼌⑴c了非生物合成有機(jī)化合物，如氨基酸和核堿基，它們是蛋白質(zhì)和核酸的基本組成部分。所有已知生命形式使用的酸。

史密斯是6月25日出版的Nature Communications上發(fā)表的一篇論文的主要作者。史密斯與該論文的共同作者博伊西州助理教授邁克卡拉漢一起開發(fā)了新的分析方法，以提取和測量隕石中古老的氰化物痕跡。他們發(fā)現(xiàn)含有氰化物的隕石屬于一組富含碳的隕石，叫做CM球粒隕石。其他類型的隕石測試，包括火星隕石，不含氰化物。

“NASA的小行星Bennu的OSIRIS-REx太空船收集的數(shù)據(jù)表明它與CM球粒隕石有關(guān)，”美國宇航局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心的共同作者杰森德沃金說。“OSIRIS-REx將在2023年從Bennu提供樣品到地球上進(jìn)行研究。我們將尋找這些化合物，試圖將Bennu與已知的隕石連接起來，并了解可能有助于啟動的益生元化合物如氰化物的潛在輸送早期地球上的生命或太陽系中的其他物體。“

之前在隕石中發(fā)現(xiàn)了氰化物。然而，在新的工作中，史密斯和卡拉漢驚訝地發(fā)現(xiàn)，氰化物與一氧化碳(CO)一起與鐵結(jié)合，在隕石中形成穩(wěn)定的化合物。他們使用高分辨率液相色譜 - 質(zhì)譜法在隕石中鑒定了兩種不同的氰基 - 羰基鐵絡(luò)合物。“我們研究中最有趣的觀察結(jié)果之一就是這些鐵氰基羰基絡(luò)合物類似于氫化酶活性部位的部分，它們具有非常獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，”Callahan說。

氫化酶存在于幾乎所有的現(xiàn)代細(xì)菌和古細(xì)菌中，并且被廣泛認(rèn)為是古老的。根據(jù)卡拉漢的說法，氫化酶是一種大蛋白質(zhì)，但活性位點(diǎn) - 化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的區(qū)域 - 恰好是蛋白質(zhì)中含有的更小的金屬有機(jī)化合物。正是這種化合物類似于團(tuán)隊(duì)在隕石中發(fā)現(xiàn)的含氰化合物。

關(guān)于生命起源的一個持久的謎團(tuán)是生物學(xué)如何從非生物化學(xué)過程中產(chǎn)生。研究小組在隕石中發(fā)現(xiàn)氫化酶活性位點(diǎn)和氰化物化合物之間的相似性表明，隕石和古地球的母體小行星中的非生物過程可能使分子對新生命有用。

“ 附著在金屬上的氰化物和一氧化碳在酶中是不尋常和罕見的。氫化酶是例外。當(dāng)你比較隕石中這些鐵氰基羰基配合物的結(jié)構(gòu)與氫化酶中的這些活性位點(diǎn)時，它會讓你想知道是否存在兩者之間的聯(lián)系，“史密斯補(bǔ)充道。“有可能鐵氰基羰基絡(luò)合物可能是這些活性位點(diǎn)的前體，后來在數(shù)十億年前被合并到蛋白質(zhì)中。這些復(fù)合物可能也是早期地球上氰化物的來源。”