Byl kyanid v meteoritech u počátků života na Zemi?

Kyanid a oxid uhelnatý jsou smrtelnými jedy pro člověka, avšak sloučeniny obsahující železo, kyanid a oxid uhelnatý v meteoritech bohatých na uhlík, které objevil tým vědců z Boise State University a NASA mohly pomoci rozvoji života na Zemi. Tyto mimozemské sloučeniny nalezené v meteoritech se podobají aktivním místům u tzv. hydrogenáz, což jsou enzymy, které pomáhají získávat energii bakteriím a archebakteriím (archea) rozkladem molekul vodíku (H₂). Závěry vědců naznačují, že tyto sloučeniny byly rovněž přítomny na mladé Zemi ještě předtím, než se zde objevil život. A to v období, kdy Země byla nepřetržitě bombardována meteority a atmosféra byla pravděpodobně bohatá na vodík.

„Když většina lidí pomyslí na kyanid, představí si špionážní filmy – člověka polykajícího pilulku, pěnu v ústech a smrt; avšak kyanidy byly pravděpodobně základní složkou pro stavbu molekul nezbytných pro život,“ vysvětluje Karen Smith, vedoucí vědecká pracovnice na Boise State University, Boise, Idaho. Kyanidy, v nichž je atom uhlíku vázaný s atomem dusíku (pozn. překladatele – kyanidy jsou soli kyseliny kyanovodíkové), jsou považovány za rozhodující pro vznik života v syntéze organických sloučenin, jako jsou aminokyseliny a nukleové báze, které jsou stavebními bloky proteinů a nukleových kyselin využívaných u všech známých forem života.

Karen Smith je hlavní autorkou článku o tomto výzkumu publikovaném 25. 6. 2019 v časopise Nature Communications. Společně s profesorem Mikem Callahanem z Boise State University, spoluautorem článku, vyvinuli nové analytické metody k extrahování a měření dávných stop kyanidu v meteoritech. Zjistili, že meteority obsahující kyanid náležejí do skupiny meteoritů bohatých na uhlík, které jsou označovány jako CM chondrity. Jiné typy studovaných meteoritů, včetně meteoritů z Marsu, stopy kyanidu neobsahovaly.

„Data získaná sondou NASA s názvem OSIRIS-REx o asteroidu Bennu napovídají, že se jedná rovněž o těleso příbuzné meteoritům třídy CM chondritů,“ říká spoluautor článku Jason Dworkin z NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. „Sonda OSIRIS-Rex dopraví vzorky z asteroidu do pozemních laboratoří v roce 2023. Budeme intenzivně pátrat po těchto sloučeninách a pokusíme se propojit asteroid Bennu se známými meteority a pochopit přenos prebiotických sloučenin, jako jsou například kyanidy, které mohly napomoci vzniku života na mladé Zemi a dalších tělesech Sluneční soustavy.“

Kyanidy byly objeveny v meteoritech již dříve. Avšak v této nové studii byli Smith a Callahan překvapeni zjištěním, že kyanidy společně s oxidem uhelnatým (CO) byly spojeny s železem a tvořily v meteoritech stabilní sloučeniny. Identifikovali v meteoritech dva odlišné komplexy kyano-karbonyl železa na základě použití chromatografie s vysokým rozlišením pomocí hmotového spektrometru. „Jedno z nejvíce zajímavých zjištění v naší studii je, že tyto kyano-karbonylové komplexy spojené s železem se podobají aktivním částím hydrogenáz, které mají velmi typickou strukturu,“ říká Mike Callahan.

Hydrogenázy jsou přítomny téměř ve všech současných bakteriích a archebakteriích a pravděpodobně hrály důležitou roli při jejich vývoji. Hydrogenázy jsou velké proteiny, ale aktivní oblast – část molekuly, kde dochází k chemickým reakcím – je mnohem menší organickou sloučeninou kovů obsaženou uvnitř proteinu, uvádí Mik Callahan. Je sloučeninou, která se podobá kyanidovým sloučeninám objevených v meteoritech.

Přetrvávající  záhadou týkající se vzniku života je, jak tato živá hmota mohla vzniknout na základě nebiologických chemických procesů. Podobnosti mezi aktivními oblastmi uvnitř enzymu hydrogenázy a kyanidovými sloučeninami, které vědecký tým objevil v meteoritech, napovídá, že nebiologické procesy v mateřských asteroidech a na pradávné Zemi mohly vést k vytváření molekul vhodných ke vzniku života.

„Kyanid a oxid uhelnatý připojené ke kovům jsou neobvyklé a vzácné enzymy. Hydrogenázy jsou výjimkou. Když porovnáváme strukturu těchto kyano-karbonylových komplexů spojených s železem v meteoritech s těmito aktivními oblastmi v hydrogenáze, uvažujete, jestli je vůbec mezi nimi spojení,“ dodává Smith. „Je možné, že kyano-karbonylové komplexy spojené s železem mohly být prekurzorem (předchůdcem) těchto aktivních oblastí a později se začlenily do proteinu – a to vše před miliardami roků. Tyto komplexy pravděpodobně mohly stejně tak působit jako zdroje kyanidu na rané Zemi.“

Zdroj: https://phys.org/news/2019-06-cyanide-compounds-meteorites-clues-life.html a https://www.sciencealert.com/meteorites-may-have-rained-cyanide-on-early-earth-giving-life-a-helping-hand

autor: František Martinek