Tsüaniid pole ainult Hollywoodi filmi hõivatud spioonide viimane võimalus. See on ka elu varase keemia oluline komponent. Ja nüüd leiavad uued uuringud, et tsüaniid võis meteoriitide kaudu Maale sõita.
Teatud primitiivsete meteoriidide rühma proovid - sealhulgas suur, mis langes 1969. aastal Austraalias Murchisoni lähedal - sisaldavad tsüaniidi, mis on seotud stabiilse konfiguratsiooni raua ja süsinikmonooksiidiga. Sama tüüpi struktuure leidub tänapäevastes bakterites ja arhaeaastes ensüümides, mida nimetatakse vesinikaasideks, mis võib viidata sellele, et varane elu kas laenati meteoriitidest või et Maa varajane geoloogia moodustas samasuguseid tsüaniidiühendeid, ütles uuringu kaasautor Michael Callahan, analüütiline keemik Boise State University.
"Kui uurite neid primitiivseid meteoriite, on see nagu hüpates ajamasinasse ja saate minna tagasi neid iidseid materjale uurima," rääkis Callahan Live Science'ile. "Ja siis leiate need seosed elu ja iidse bioloogiaga."
Tsüaniidi otsimine
Callahan ja tema kolleegid hakkasid kosmosekivimites tsüaniidi otsima pärast 2011. aasta paberväljaande avaldamist, milles nad avastasid meteoriitides nukleobaase. Tuumabaasid, nagu guaniin või adeniin, on DNA ehituskivi. Nukleobaaside ja nende lähteasteroidide keemia nägi välja, nagu sõltuks see reagendina tsüaniidist, ütles Callahan. Kuid ta polnud kindel, et nad leiavad meteoriitidelt mingit tsüaniidi, isegi kui see oleks kunagi olemas olnud. Tsüaniid on äärmiselt reageeriv, ütles Callahan, nii et ta arvas, et see oleks juba ammu enne Maale laskumist ära kasutatud ja ümber kujundatud.
Kuid uuringu kaasautoril Karen Smithil, kes oli ka Boise State'i analüütiline keemik, oli tsüaniidi analüüsimise taust, nii et teadlased kogusid ja katsetasid meteoriitide proove, millest suurem osa oli avastatud Antarktikas. Viis meteoriidist olid konkreetset tüüpi süsinikkondiitrit, mida nimetatakse CM-chondrititeks, mis sisaldavad nii nukleoaluseid kui ka muid bioloogia ehitusplokke, näiteks aminohappeid. Üks neist CM-i chondritidest oli Murchisoni meteoriit, mis maandus Austraalias 1969. aastal, uimastades kohalikke suure tulekeraga.
Tsüaniidi leidmiseks ja ekstraheerimiseks laenasid teadlased tehnikaid, mida tavaliselt kasutati tööstuslike protsesside käigus järelejäänud reovees leiduva mürgise aine leidmiseks, ütles Callahan. Nad kasutasid meteoriitidest ühendite eraldamiseks hapet ja seejärel viidi sellele läbi analüüside kogum, sealhulgas massispektromeetria ja vedelikkromatograafia, mis mõlemad võimaldasid neil tuvastada ekstraheeritud materjali koostisosad.
Tsüaniid üllatab
Oma üllatuseks leidsid teadlased tsüaniidi. Kõik CM-i chondritid sisaldasid kemikaali, samas kui ükski teine meteoriiditüüp seda ei teinud. (Teadlased katsetasid isegi kuulsat Marsi meteoriiti, mille kohta väideti, et sellel on tõendeid võõra elu kohta - seal pole tsüaniidi.)
Tundub, et tsüaniid on kosmoses üle elanud miljardeid aastaid ning on teinud tulise reisi jäisesse Antarktikasse puhkamiseks, kuna see on seotud stabiilses konfiguratsioonis vingugaasi ja rauaga. "See on tõesti klassikaline anorgaaniline keemia," ütles Callahan.
Kui stabiilne see on, võib tsüaniidi ka meteoriidist eraldada, lisas Callahan ja see teeb sellest elu päritolu huvitava võimaliku mängija. Vee ja ultraviolettvalguse kombinatsioon oleks võinud vabastada tsüaniidi varase Maa meteoriitidest, kui kosmosekivide pommitamine oli tavaline. Nii oleks meteoriidid võinud suurendada saadaolevat tsüaniidi keemiliste reaktsioonide jaoks, mis viisid lõpuks elusatesse rakkudesse, ütles Callahan.
Teise võimalusena võinuks Maa varase tsüaniidi kodus kasvatada, ütles Callahan. Kuid kui jah, siis võib see moodustuda väga sarnastel viisidel nagu meteoriitidel. Meteoriidid on valmistatud samast kosmosetolmust ja jääst, mis moodustasid planeedid, kuid geokeemiliste protsesside käigus pole neid muudetud.
Teine intrigeeriv üllatus, Callahani sõnul, olid kummalised sarnasused meteoriidi süsinikmonooksiidi, raua ja tsüaniidi kimpude ning mõnede vanimate elurühmade ensüümide osade, arhaea ja bakterite vahel. Kõigil bakteritel ja arhaas on ensüüme, mida nimetatakse vesinikuks, ütles Callahan ja nende ensüümide aktiivne koht, kus side toimub, on sama, mis meteoriitides näha olevad tsüaniidi struktuurid.
"Võib-olla need on nende aktiivsete saitide eelkäijad," sõnas Callahan.
See pole veel tõestatud, ütles Callahan, kuid uurimisrühm kavandab edasist tööd meteoriidi keemia alal. Üks tuleviku suund võiks osutuda käimasolevaks NASA missiooniks OSIRIS-Rex, mis kogub asteroidilt Bennu proovi ja toimetab selle Maale aastal 2023. Bennu võib olla CM-chondrite, ütles Callahan, mis annaks põneva võimaluse õppida asteroidi vanema keha põline proov.
Callahan ja tema kolleegid teatasid oma tööst 25. juunil avatud juurdepääsuga ajakirjas Nature Communications.
