Το κυάνιο δεν είναι μόνο η τελευταία λύση για τους κατακτητές των κατασκόπων της ταινίας του Χόλιγουντ. Είναι επίσης ένα κρίσιμο στοιχείο της πρώιμης χημείας της ζωής. Και τώρα, νέα έρευνα διαπιστώνει ότι το κυανιούχο μπορεί να οδηγήσει στη Γη σε μετεωρίτες.
Δείγματα μιας συγκεκριμένης ομάδας πρωτόγονων μετεωριτών - συμπεριλαμβανομένου ενός μεγάλου που έπεσε κοντά στο Murchison, Αυστραλία, το 1969 - όλα περιέχουν κυανιούχο άλας, δεσμευμένο σε σταθερή διαμόρφωση με σίδηρο και μονοξείδιο του άνθρακα. Αυτά τα ίδια είδη δομών εντοπίζονται στα ένζυμα που ονομάζονται υδρογονάσες στα σύγχρονα βακτήρια και τα αρχαία, τα οποία θα μπορούσαν να υποδηλώνουν ότι η αρχική ζωή είτε δανείστηκε από μετεωρίτες είτε ότι η γεωλογία της πρώιμης Γης σχημάτιζε το ίδιο είδος κυανιδικών ενώσεων, δήλωσε ο Michael Callahan, χημικός πανεπιστήμιο του Boise.
«Όταν μελετάς αυτούς τους πρωτόγονους μετεωρίτες είναι σαν να πηδάς σε μηχανή χρόνου και να γυρίσεις πίσω και να μελετήσεις αυτά τα αρχαία υλικά», είπε ο Callahan στην Live Science. "Και τότε θα βρείτε αυτές τις συνδέσεις με τη ζωή και την αρχαία βιολογία."
Αναζητώντας κυάνιο
Ο Callahan και οι συνάδελφοί του ξεκίνησαν να αναζητούν κυανιούχο στα διαστημικά πετρώματα, αφού δημοσίευσαν ένα έγγραφο του 2011 στο οποίο ανακάλυψαν νουκλεοβάσεις σε μετεωρίτες. Νουκλεοβάσεις, όπως η γουανίνη ή η αδενίνη, συγκαταλέγονται μεταξύ των δομικών στοιχείων του DNA. Η χημεία των νουκλεοβάσεων και των γονικών τους αστεροειδών φαινόταν σαν να εξαρτάται από το κυανίδιο ως αντιδραστήριο, δήλωσε ο Callahan. Αλλά δεν ήταν βέβαιος ότι θα μπορούσε να βρει οποιοδήποτε κυάνιο σε μετεωρίτες, ακόμα κι αν υπήρχε κάποτε. Το κυανίδιο είναι εξαιρετικά αντιδραστικό, είπε ο Callahan, οπότε αναμέναμε ότι θα είχε χρησιμοποιηθεί και θα μεταμορφωθεί πολύ πριν προσγειωθεί στη Γη.
Ωστόσο, ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Karen Smith, επίσης αναλυτικός χημικός του κράτους Boise, είχε ένα υπόβαθρο στην ανάλυση κυανίου, έτσι οι ερευνητές συγκέντρωσαν και εξέτασαν δείγματα μετεωριτών, τα περισσότερα από τα οποία είχαν ανακαλυφθεί στην Ανταρκτική. Πέντε από τους μετεωρίτες ήταν ένα ιδιαίτερο είδος ανθρακικού χονδρίτη που ονομάζεται Χοντρίτης CM, που περιέχει νουκλεοβάσεις καθώς και άλλα δομικά στοιχεία της βιολογίας, όπως τα αμινοξέα. Ένας από αυτούς τους CM chondrites ήταν ο μετεωρίτης του Murchison, ο οποίος προσγειώθηκε στην Αυστραλία το 1969, εκπληκτικούς ντόπιους με μια μεγάλη φλόγα.
Για να βρουν και να εξαγάγουν κυανιούχο, οι ερευνητές δανείστηκαν τεχνικές που χρησιμοποιούνται συνήθως για να βρουν το τοξικό υλικό στα απόβλητα που απομένουν από βιομηχανικές διεργασίες, είπε ο Callahan. Χρησιμοποίησαν οξύ για να εξαγάγουν ενώσεις από τους μετεωρίτες και στη συνέχεια το υπέβαλαν σε μια σειρά αναλύσεων, συμπεριλαμβανομένης της φασματομετρίας μάζας και της υγρής χρωματογραφίας, και οι δύο τους επέτρεψαν να αναγνωρίσουν τα συστατικά μέρη του εκχυλισμένου υλικού.
Κυανιούχα εκπλήξεις
Προς έκπληξή τους, οι ερευνητές βρήκαν κυάνιο. Κάθε ένας από τους χονδρίτες CM περιείχε τη χημική ουσία, ενώ κανένας από τους άλλους τύπους μετεωριτών δεν το έκανε. (Οι ερευνητές δοκιμάζουν ακόμη και έναν διάσημο μετεωρίτη του Άρη που κάποτε ισχυρίστηκε ότι κατέχει αποδείξεις για εξωγήινη ζωή - δεν υπάρχει κυανίδιο εκεί).
Το κυανιούχο φαίνεται να έχει επιβιώσει δισεκατομμύρια χρόνια στο διάστημα και ένα φλογερό ταξίδι για να ξεκουραστεί στην παγωμένη Ανταρκτική επειδή ήταν συνδεδεμένο σε μια σταθερή διαμόρφωση με μονοξείδιο του άνθρακα και σίδηρο. "Είναι αυτή η πραγματικά κλασσική ανόργανη χημεία", δήλωσε ο Callahan.
Όσο και αν είναι σταθερό, το κυανιούχο μπορεί επίσης να απελευθερωθεί από τον μετεωρίτη, πρόσθεσε ο Callahan, και αυτό το καθιστά έναν συναρπαστικό πιθανό παίκτη στην αρχή της ζωής. Ένας συνδυασμός νερού και υπεριώδους φωτός θα μπορούσε να απελευθερώσει κυανιούχο από μετεωρίτες στην πρώιμη Γη, όταν ο βομβαρδισμός από τους διαστημικούς βράχους ήταν κοινός. Με αυτόν τον τρόπο, οι μετεωρίτες θα μπορούσαν να έχουν ενισχύσει το διαθέσιμο κυάνιο για χημικές αντιδράσεις που οδήγησαν, τελικά, σε ζωντανά κύτταρα, είπε ο Callahan.
Εναλλακτικά, το κυάνιο της πρώιμης Γης θα μπορούσε να έχει καλλιεργηθεί στο σπίτι, είπε ο Callahan. Αλλά αν ναι, θα μπορούσε να έχει διαμορφωθεί με πολύ παρόμοιους τρόπους όπως και στους μετεωρίτες. Οι μετεωρίτες είναι κατασκευασμένοι από την ίδια σκόνη και πάγο που σχημάτισαν τους πλανήτες, αλλά δεν έχουν αλλοιωθεί από γεωχημικές διεργασίες.
Η άλλη ενδιαφέρουσα έκπληξη, είπε ο Callahan, ήταν οι περίεργες ομοιότητες μεταξύ των δεσμών μετεωρίτη του μονοξειδίου του άνθρακα, του σιδήρου και του κυανιούχου και τμήματα των ενζύμων μερικών από τις παλαιότερες ομάδες ζωής, των αρχαίων και των βακτηριδίων. Όλα τα βακτήρια και τα αρχαία έχουν ένζυμα που ονομάζονται υδρογονάσες, είπε ο Callahan και η ενεργός θέση αυτών των ενζύμων, όπου συμβαίνει η συγκόλληση, είναι η ίδια με τις δομές κυανίου που παρατηρούνται στους μετεωρίτες.
"Ίσως αυτοί είναι οι πρόδρομοι αυτών των ενεργών περιοχών", δήλωσε ο Callahan.
Αυτό δεν έχει αποδειχθεί ακόμα, δήλωσε ο Callahan, αλλά η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει περαιτέρω εργασίες για τη χημεία των μετεωριτών. Μια μελλοντική κατεύθυνση θα μπορούσε να γίνει από την τρέχουσα αποστολή NASA OSIRIS-Rex, η οποία θα συλλέξει δείγμα από τον αστεροειδή Bennu και θα την παραδώσει στη Γη το 2023. Ο Bennu θα μπορούσε να είναι ένας CM chondrite, δήλωσε ο Callahan, που θα προσφέρει μια συναρπαστική ευκαιρία για σπουδές ένα παρθένο δείγμα ενός αστεροειδούς γονικού σώματος.
Ο Callahan και οι συνάδελφοί του ανέφεραν το έργο τους στις 25 Ιουνίου στο περιοδικό ανοιχτής πρόσβασης Nature Communications.
