Meteoritok által behurcolt mérgek segíthették az élet kialakulását

2604

A cianidok és a szén-monoxid egyaránt halálos mérgek az ember számára. Furcsa módon a Boise State University és a NASA kutatói vasat, cianidot és szén-monoxidot tartalmazó anyagokat találtak a szénben gazdag meteoritokban, amelyek segíthették az élet kialakulását a fiatal Földön. A meteoritokban talált vegyületek hasonlítanak a hidrogenáz enzimek bizonyos részeire. Ezek az enzimek a hidrogéngáz (H2) lebontásával energiával látják el a baktériumokat és az ősbaktériumokat (úgynevezett archeákat). A kutatók úgy gondolják, hogy ezek a vegyületek jelen lehettek a fiatal Földön, még az élet megjelenése előtt, abban az időben, amikor a Földet folyamatosan meteoritok bombázták, és a légkörben jóval több volt a hidrogén.

Művészi illusztráció a meteoritok által bombázott ősi Földről. Egyes kutatók úgy gondolják, hogy ezek a becsapódások hozhatták a vizet és más, az élet kialakulásához szükséges molekulákat a Földre. (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)

„Az emberek többségének a cianidról a kémfilmek jutnak eszébe – a srác lenyel egy pirulát, habzik a szája, és meghal, pedig a cianid valószínűleg létfontosságú volt az élet számára nélkülözhetetlen molekulák felépítésében.” – magyarázta Dr. Karen Smith, a Boise State University kutatója. Úgy gondolják, hogy a nitrogénatomhoz kapcsolódó szénatomot tartalmazó vegyületek, a cianidok fontos szerepet játszhattak az élet kialakulásában, mivel részt vesznek az aminosavakhoz és a nukleobázisokhoz hasonló szerves vegyületek szintézisében. E vegyületek a fehérjék és a nukleinsavak építőelemei, amelyek minden ismert életformában jelen vannak.

Smith a vezető szerzője annak a tanulmánynak, amely 2019. június 25-én jelent meg a Nature Communications folyóiratban. Smith és Mike Callahan (Boise State University), a tanulmány társszerzői új elemzési módszereket fejlesztettek ki, amelyekkel a meteoritokban található ősi cianidokat vonhatják ki, és meghatározhatják a mennyiségüket. Arra jutottak, hogy a cianidokat tartalmazó szénben gazdag meteoritok az úgynevezett CM típusú szenes kondritok csoportjába tartoznak. A többi vizsgált mintában, köztük egy marsi meteoritban, nem találtak cianidot.

„Azok az adatok, amelyeket a NASA OSIRIS-REx űrszondája a Bennu kisbolygóról gyűjtött, arra utalnak, hogy az égitest kapcsolatba hozható a CM típusú szenes kondritokkal.” – mondta Jason Dworkin (NASA Goddard Űrközpont), a tanulmány társszerzője. „Az OSIRIS-REx 2023-ban juttat vissza egy mintát a Földre a Bennu-ről. A szóban forgó vegyületeket keressük majd, hogy összekapcsolhassuk a Bennut az ismert meteoritokkal, és megértsük, hogyan szállították a cianidokhoz hasonló prebiotikus szervetlen vegyületeket, amelyek segítették az élet kialakulását a fiatal Földön, vagy a Naprendszer más égitestjein.”

Cianidot már korábban is találtak meteoritokban. Az új kutatásban azonban Smith és Callahan meglepetésére cianidokat és szén-monoxidot találtak vashoz kötve stabil vegyületként a mintákban. Két különböző vas-ciano-karbonil-komplexet azonosítottak nagyfelbontású folyadékkromatográfia-tömegspektrometriával a meteoritokban. „Az egyik legérdekesebb felfedezésünk, hogy ezek a vas-ciano-karbonil-komplexek hasonlóak az egyébként nagyon eltérő szerkezettel rendelkező hidrogenázok azon részeihez, ahol a kémiai reakció végbemegy.” – mondta Callahan.

 

A meteoritok olyan fémorganikus vegyületeket tartalmaznak, amelyek hasonlítanak a baktériumokban és az ősbaktériumokban található enzimek egyes részeihez. A CN a cianid, a CO a szén-monoxid képlete, az Fe a vas, az Ni pedig a nikkel vegyjele. (Forrás: Smith et al. Nature Communications, 2019)

Hidrogenáz enzimet tartalmaz majdnem minden modern baktérium és archea. A hidrogenázok nagy fehérjék, de Callahan elmondása szerint az aktív rész – a kémiai reakciók helye – egy sokkal kisebb szerves fémvegyület a fehérjében. Ez az a vegyület, amely a meteoritokban talált, cianidot hordozó vegyületekre hasonlít.

Az egyik legrégebbi kérdés az élet eredetével kapcsolatban, hogy miképpen alakulhatott ki szervetlen vegyületekből. A hidrogenáz enzimek aktív részei és a cianidvegyületek közötti hasonlóságok arra utalnak, hogy a meteoritokat adó kisbolygókon és az ősi Földön zajló szervetlen kémiai folyamatok tették alkalmassá a molekulákat a kialakuló élet számára.

„Szokatlan és ritka dolog, hogy a cianid és a szén-monoxid fémhez kötődjön az enzimekben. A hidrogenáz a kivétel. Ha a meteoritokban talált vas-ciano-karbonil-komplexek szerkezetét összehasonlítjuk a hidrogenázok aktív részeivel, az ember elgondolkodik, hogy van-e kapcsolat a kettő között.” – teszi hozzá Smith. „Lehetséges, hogy a vas-ciano-karbonil-komplexek voltak ezeknek az aktív részeknek az előfutárai, és később, több milliárd évvel ezelőtt épültek be a fehérjékbe. Ezek a komplexek lehettek a cianidok forrásai is a korai Földön.”

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás