Ціанід міг бути провісником життя на ранній Землі

Сьогодні безбарвний та смертельний газ ціанід відомий як отрута швидкої дії та хімічна зброя. Однак чотири мільярди років тому він міг бути провісником життя. Дослідники вперше показали, як ціанід міг сприяти деяким з найперших метаболічних реакцій зі створення вуглецевих сполук з вуглекислого газу. На додаток до кращого розуміння еволюції життя на Землі, це відкриття дає вченим уявлення про потенційну хімію життя на інших планетах.

Про відкриття розповідають у Дослідницькому інституті Скриппса, передають OstanniPodii.com.

«Коли ми шукаємо ознаки життя — чи то на ранній Землі, чи на інших планетах — ми ґрунтуємо пошук на біохімії, про яку ми знаємо, що вона існує сьогодні у життя. Той факт, що ці самі метаболічні реакції можуть запускатися ціанідом, показує, що життя може бути дуже різним», - говорить Раманараянан Крішнамурті, доктор філософії, доцент хімії в Дослідницькому інституті Скриппса та провідний автор нової статті, опублікованої 3 лютого 2022 року в журналі Nature Chemistry.

Деякі бактерії, які існують сьогодні на Землі, використовують ряд хімічних реакцій, відомих як зворотний цикл трикарбонових кислот (цикл r-TCA), для метаболізму вуглекислого газу й води до хімічних сполук, які необхідні для життя. Багато вчених підозрюють, що цикл r-TCA відбувався на поверхні ранньої Землі для створення молекул, необхідних для життя. Єдина проблема: сьогоднішній цикл r-TCA покладається на набір складних білків, які не існували б до еволюціонованого життя. Дослідники показали, що в мутному первісному супі чотири мільярди років тому певні метали могли викликати такі ж реакції без сучасних білків, але тільки в надзвичайно кислих і жарких умовах, які, як вважається, не були поширені на ранній Землі.

Крішнамурті та його колеги вдалися в питання, чи може інша молекула викликати такі ж реакції в більш помірних умовах. Вони знали, що ціанід був присутній в атмосфері ранньої Землі, і почали будувати гіпотезу про низку реакцій, які могли б використовувати ціанід для виробництва органічних молекул з вуглекислого газу. Потім вони спробували провести реакції в пробірці. Це спрацювало — ціанід діяв замість білків або металів для переміщення електронів між молекулами.

«Це було по-страшному просто», — каже Крішнамурті. «Нам дійсно не потрібно було нічого особливого робити, ми змішували ці молекули, чекали, і реакція відбулася спонтанно».

Новини за подібною темою:

Хто перший предок сучасних риб?

На відміну від попередніх версій r-TCA, які використовували метали, цикл на основі ціаніду працював при кімнатній температурі та в широкому діапазоні pH, що відображає те, що, ймовірно, було присутнє на ранній Землі.

Щобільше, команда показала, що ціанід дозволяє створити ще простішу версію циклу r-TCA, яка обходить деякі етапи та менш стабільні проміжні молекули в сучасному циклі. Ця підгрупа реакцій могла передувати повному циклу r-TCA під час виникнення життя, припускає Крішнамурті.

Неможливо однозначно довести, які хімічні процеси відбувалися на ранній Землі, додає він. Але відкриття нового набору реакцій дозволяє створити новий набір гіпотетичних умов, які можуть бути сумісні з життям. І це має наслідки для пошуку життя — у минулому нашої планети та в інших місцях.

«Це звільняє нас від необхідності говорити, що повинні бути в наявності ці метали та екстремальні умови», — каже Крішнамурті. «Була б можливість існування життя, розвинутого з цієї хімії на основі ціаніду».

На додаток до Крішнамурті, авторами дослідження «Ціанід як первинний редуктант забезпечує протометаболічний редуктивний гліоксилатний шлях» є Махіпал Ядав і Суніл Пуллетікурті з цього ж інституту, а також Джаясудхан Єраболу, який зараз працює в Національному інституті раку.

• біологія