Цианид мог быть предвестником жизни на ранней Земле

Сегодня бесцветный и смертельный газ цианид известен как быстродействующий яд и химическое оружие. Однако четыре миллиарда лет назад он мог быть предвестником жизни. Исследователи впервые показали, как цианид мог способствовать некоторым из первых метаболических реакций по созданию углеродных соединений из углекислого газа. В дополнение к лучшему пониманию эволюции жизни на Земле это открытие дает ученым представление о потенциальной химии жизни на других планетах.

Об открытии рассказывают в Исследовательском институте Скриппса, передают OstanniPodii.com.

«Когда мы ищем признаки жизни — будь то на ранней Земле или на других планетах — мы основываем поиск на биохимии, о которой мы знаем, что она существует сегодня в жизни. Тот факт, что эти же метаболические реакции могут запускаться цианидом, показывает, что жизнь может быть очень разной», - говорит Раманараянан Кришнамурти, доктор философии, доцент химии в Исследовательском институте Скриппса и ведущий автор новой статьи, опубликованной 3 февраля 2022 года в журнале Nature Chemistry.

Некоторые бактерии, существующие сегодня на Земле, используют ряд химических реакций, известных как обратный цикл трикарбоновых кислот (r-TCA), для метаболизма углекислого газа и воды к химическим соединениям, которые необходимы для жизни. Многие ученые подозревают, что цикл r-TCA происходил на ранней поверхности Земли для создания молекул, необходимых для жизни. Единственная проблема: сегодняшний цикл r-TCA возлагается на набор сложных белков, которые не существовали бы до эволюционированной жизни. Исследователи показали, что в мутном первобытном супе четыре миллиарда лет назад некоторые металлы могли вызвать такие же реакции без современных белков, но только в чрезвычайно кислых и жарких условиях, которые, как считается, не были распространены на ранней Земле.

Кришнамурти и его коллеги задались вопросом, может ли другая молекула вызвать такие же реакции в более умеренных условиях. Они знали, что цианид присутствовал в атмосфере ранней Земли, и начали строить гипотезу о ряде реакций, которые могли бы использовать цианид для производства органических молекул из углекислого газа. Затем они попытались провести реакции в пробирке. Это сработало – цианид действовал вместо белков или металлов для перемещения электронов между молекулами.

«Это было по-страшному просто», - говорит Кришнамурти. «Нам действительно не нужно было ничего особенного делать, мы смешивали эти молекулы, ждали, и реакция произходила спонтанно».

В отличие от предыдущих версий r-TCA, которые использовали металлы, цикл на основе цианида работал при комнатной температуре и в широком диапазоне pH, что отражает то, что вероятно присутствовало на ранней Земле.

Более того, команда показала, что цианид позволяет создать еще более простую версию цикла r-TCA, которая обходит некоторые этапы и менее стабильные промежуточные молекулы в современном цикле. Эта подгруппа реакций могла предшествовать полному циклу r-TCA при возникновении жизни, предполагает Кришнамурти.

Невозможно однозначно доказать, какие химические процессы происходили на ранней Земле, добавляет он. Но открытие нового набора реакций позволяет создать новый набор гипотетических условий, которые могут быть совместимы с жизнью. И это чревато поиском жизни — в прошлом нашей планеты и в других местах.

«Это освобождает нас от необходимости говорить, что должны наличествовать эти металлы и экстремальные условия», — говорит Кришнамурти. «Была бы возможность существования жизни, развитой на этой химии на основе цианида».

В дополнение к Кришнамурте, авторами исследования «Цианид как первичный редуктант обеспечивает протометаболический редуктивный глиоксилатный путь» являются Махипал Ядав и Сунил Пуллетикурти из этого же института, а также Джаясудхан Ерабол, который сейчас работает в Национальном институте рака.