Cyanid er ikke kun den sidste udvej for de fangede spioner fra Hollywood-film. Det er også en vigtig komponent i livets tidlige kemi. Og nu finder ny forskning, at cyanid muligvis har kørt til Jorden på meteoritter.
Prøver af en bestemt gruppe af primitive meteoritter - inklusive en stor, der faldt nær Murchison, Australien, i 1969 - indeholder alle cyanid bundet i en stabil konfiguration med jern og kulilte. Disse samme slags strukturer findes i enzymer, der kaldes hydrogenaser i moderne bakterier og archaea, hvilket kunne antyde, at det tidlige liv enten var lånt fra meteoritter, eller at den tidlige Jordens geologi dannede den samme type cyanidforbindelser, sagde studien medforfatter Michael Callahan, en analytisk kemiker Boise State University.
"Når du studerer disse primitive meteoritter, er det som om du hopper ind i en tidsmaskine, og du kan gå tilbage og studere disse gamle materialer," fortalte Callahan til Live Science. "Og så finder du disse forbindelser til livet og den gamle biologi."
Søger cyanid
Callahan og hans kolleger begyndte at søge cyanid i rumklipper efter at have offentliggjort et papir fra 2011, hvor de opdagede nukleobaser i meteoritter. Nukleobaser, som guanin eller adenin, er blandt DNA-byggestenene. Kemien hos nukleobaserne og deres forældresteroider så ud som om den var afhængig af cyanid som en reaktant, sagde Callahan. Men han var ikke sikker på, at de ville være i stand til at finde noget cyanid på meteoritter, selvom det engang havde eksisteret. Cyanid er ekstremt reaktiv, sagde Callahan, så han forventede, at det ville være blevet brugt op og transformeret længe før det landede på Jorden.
Men undersøgelsesmedforfatter Karen Smith, også en Boise State analytisk kemiker, havde en baggrund inden for cyanidanalyse, så forskerne samlet og testede prøver af meteoritter, hvoraf de fleste var blevet opdaget i Antarktis. Fem af meteoritterne var en bestemt slags kulstofholdig chondrit kaldet CM-chondrites, som indeholder nukleobaser såvel som andre byggeblokke af biologi, såsom aminosyrer. En af disse CM-kondritter var Murchison-meteoritten, der landede i Australien i 1969, og forbløffende lokale med en stor ildkugle.
For at finde og udvinde cyanid lånte forskerne teknikker, der typisk bruges til at finde de giftige ting i spildevand, der er tilbage fra industrielle processer, sagde Callahan. De brugte syre til at ekstrahere forbindelser fra meteoritterne og udsatte den derefter for et batteri af analyser, inklusive massespektrometri og væskekromatografi, som begge gjorde det muligt for dem at identificere de bestanddele af det ekstraherede materiale.
Cyanid overraskelser
Til deres overraskelse fandt forskerne cyanid. Hver af CM-kondritterne indeholdt kemikaliet, mens ingen af de andre typer meteoritter gjorde. (Forskerne testede endda en berømt Mars-meteorit, der engang blev hævdet at have bevis på fremmede liv - intet cyanid der.)
Cyanid ser ud til at have overlevet milliarder af år i rummet og en fyrig tur til hvile i iskaldt Antarktis, fordi det var bundet op i en stabil konfiguration med kulilte og jern. ”Det er denne virkelig klassiske uorganiske kemi,” sagde Callahan.
Hvor stabil den imidlertid er, kan cyanidet også frigøres fra meteoritten, tilføjede Callahan, og det gør det til en spændende mulig spiller i livets oprindelse. En kombination af vand og ultraviolet lys kunne have frigivet cyanid fra meteoritter på den tidlige jord, da bombardement med rumarter var almindelig. På den måde kunne meteoritter have øget det tilgængelige cyanid til kemiske reaktioner, der til sidst førte til levende celler, sagde Callahan.
Alternativt kunne det tidlige Jordcyanid have været hjemmevækst, sagde Callahan. Men hvis det er tilfældet, kan det have dannet sig på meget lignende måder, som det gør på meteoritter. Meteoritter er lavet af det samme rumstøv og is, der dannede planeterne, men de er ikke ændret af geokemiske processer.
Den anden spændende overraskelse, sagde Callahan, var de mærkelige ligheder mellem meteoritens bundter af kulilte, jern og cyanid og dele af enzymerne i nogle af de ældste grupper af liv, archaea og bakterier. Alle bakterier og archaea har enzymer, der kaldes hydrogenaser, sagde Callahan, og det aktive sted for disse enzymer, hvor bindingen sker, er den samme som cyanidstrukturen, der ses i meteoritterne.
"Måske er dette forløbere for disse aktive steder," sagde Callahan.
Det er endnu ikke bevist, sagde Callahan, men forskerteamet planlægger yderligere arbejde med meteoritkemi. En fremtidig retning kunne komme med tilladelse fra den igangværende NASA-mission OSIRIS-Rex, som vil samle en prøve fra asteroiden Bennu og levere den til Jorden i 2023. Bennu kan være en CM-chondrit, sagde Callahan, hvilket ville give en spændende mulighed for at studere en uberørt prøve af en asteroid forældrekrop.
Callahan og hans kolleger rapporterede om deres arbejde den 25. juni i det åbne tidsskrift Nature Communications.
