在隕石中發(fā)現(xiàn)的氰化物可能是生命起源的線(xiàn)索

氰化物和一氧化碳對(duì)人類(lèi)都是致命的毒藥，但博伊西州立大學(xué)和美國(guó)國(guó)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(lèi)似于氫化酶的活性位點(diǎn)，氫化酶是通過(guò)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(kāi)始之前，在地球不斷受到隕石轟擊的時(shí)期，大氣可能更富含氫。

“當(dāng)大多數(shù)人想到氰化物時(shí)，他們會(huì)想到間諜電影 - 一個(gè)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(jí)研究員凱倫史密斯博士解釋說(shuō)。博伊西州立大學(xué)，博伊西，愛(ài)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(duì)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(kāi)發(fā)了新的分析方法，以提取和測(cè)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(lèi)型的隕石測(cè)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(guó)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(shuō)。“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(lái)，并了解可能有助于啟動(dòng)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(yáng)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(lèi)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(shuō)。

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(shuō)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(lèi)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(gè)持久的謎團(tuán)是生物學(xué)如何從非生物化學(xué)過(guò)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(guò)程可能使分子對(duì)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(jiàn)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(shí)，它會(huì)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(lái)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(lái)源。”