Cyanid er ikke bare den siste utveien for de fangede spionene fra Hollywood-filmen. Det er også en viktig del av livets tidlige kjemi. Og nå finner ny forskning at cyanid kan ha ridd til jorden på meteoritter.
Prøver av en bestemt gruppe primitive meteoritter - inkludert en stor en som falt i nærheten av Murchison, Australia, i 1969 - inneholder alle cyanid, bundet i en stabil konfigurasjon med jern og karbonmonoksid. Disse samme slags strukturer finnes i enzymer kalt hydrogenaser i moderne bakterier og archaea, noe som kan antyde at tidlig liv enten ble lånt fra meteoritter eller at tidlig jordas geologi dannet samme type cyanidforbindelser, sa studiens medforfatter Michael Callahan, en analytisk kjemiker Boise State University.
"Når du studerer disse primitive meteorittene, er det som om du hopper inn i en tidsmaskin og at du kan gå tilbake og studere disse eldgamle materialene," sa Callahan til Live Science. "Og så finner du disse forbindelsene til liv og eldgamle biologi."
Søker cyanid
Callahan og kollegene begynte å søke cyanid i rombergarter etter å ha publisert et papir fra 2011 der de oppdaget nukleobaser i meteoritter. Nukleobaser, som guanin eller adenin, er blant byggesteinene til DNA. Kjemien til nukleobasene og deres foreldresteroider så ut som om den var avhengig av cyanid som en reaktant, sa Callahan. Men han var ikke trygg på at de kunne finne noe cyanid på meteoritter, selv om det en gang hadde eksistert. Cyanid er ekstremt reaktiv, sa Callahan, så han regnet med at det ville ha blitt brukt opp og transformert lenge før det landet på jorden.
Men studiemedforfatter Karen Smith, også en Boise State analytisk kjemiker, hadde bakgrunn i cyanidanalyse, så forskerne samlet og testet prøver av meteoritter, hvorav de fleste hadde blitt oppdaget i Antarktis. Fem av meteorittene var en spesiell type karbonaktig kondritt kalt CM-chondrites, som inneholder nukleobaser i tillegg til andre byggesteiner i biologien, for eksempel aminosyrer. En av disse CM-kondrittene var Murchison-meteoritten, som landet i Australia i 1969, og imponerte lokalbefolkningen med en stor ildkule.
For å finne og trekke ut cyanid, lånte forskerne teknikker som vanligvis brukes til å finne giftige ting i avløpsvannet som er igjen fra industrielle prosesser, sa Callahan. De brukte syre for å trekke ut forbindelser fra meteorittene og utsatte den deretter for et batteri med analyser, inkludert massespektrometri og væskekromatografi, som begge tillot dem å identifisere bestanddelene i det ekstraherte materialet.
Cyanid overraskelser
Til sin overraskelse fant forskerne cyanid. Hver av CM-kondrittene inneholdt kjemikaliet, mens ingen av de andre typene meteoritter gjorde det. (Forskerne testet til og med en berømt Mars-meteoritt som en gang ble hevdet å ha bevis på fremmede liv - ingen cyanid der.)
Cyanidet ser ut til å ha overlevd milliarder av år i verdensrommet og en brennende tur til hvile i iskalde Antarktis fordi det var bundet opp i en stabil konfigurasjon med karbonmonoksid og jern. "Det er virkelig klassisk uorganisk kjemi," sa Callahan.
Hvor stabil den er, cyanidet kan også frigjøres fra meteoritten, la Callahan til, og det gjør det til en spennende mulig aktør i livets opprinnelse. En kombinasjon av vann og ultrafiolett lys kunne ha frigjort cyanid fra meteoritter på den tidlige Jorden, da bombardement av rombergarter var vanlig. På den måten kan meteoritter ha styrket det tilgjengelige cyanidet for kjemiske reaksjoner som til slutt førte til levende celler, sa Callahan.
Alternativt kunne tidlige jordas cyanid vært hjemmevokst, sa Callahan. Men i så fall kan det ha dannet seg på veldig like måter som på meteoritter. Meteoritter er laget av samme romstøv og is som dannet planetene, men de har ikke blitt endret av geokjemiske prosesser.
Den andre spennende overraskelsen, sa Callahan, var de rare likhetene mellom meteorittens bunter med karbonmonoksid, jern og cyanid og deler av enzymene til noen av de eldste gruppene av liv, archaea og bakterier. Alle bakterier og archaea har enzymer som kalles hydrogenaser, sa Callahan, og det aktive stedet for disse enzymene, der bindingen skjer, er det samme som cyanidstrukturene som er sett i meteorittene.
"Kanskje dette er forløperne til disse aktive nettstedene," sa Callahan.
Det er foreløpig ikke bevist, sa Callahan, men forskerteamet planlegger videre arbeid med meteorittkjemi. En fremtidig retning kan komme med tillatelse fra det pågående NASA-oppdraget OSIRIS-Rex, som vil samle en prøve fra asteroiden Bennu og levere den til Jorden i 2023. Bennu kan være en CM-chondrite, sa Callahan, som ville gi en spennende mulighet til å studere en uberørt prøve av en asteroid foreldre kropp.
Callahan og kollegene rapporterte om sitt arbeid 25. juni i tidsskriftet Nature Communications med åpen tilgang.
