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在陨石中发现的氰化物可能是生命起源的线索

发布时间:2019-06-26 15:16:56 来源:

氰化物和一氧化碳对人类都是致命的毒药,但博伊西州立大学和美国国家航空航天局的一组科学家在富含碳的陨石中发现含有铁,氰化物和一氧化碳的化合物可能有助于早期地球的生命。在陨石中发现的外星化合物类似于氢化酶的活性位点,氢化酶是通过分解氢气(H2)为细菌和古细菌提供能量的酶。他们的研究结果表明,这些化合物也存在于地球早期,生命开始之前,在地球不断受到陨石轰击的时期,大气可能更富含氢。

“当大多数人想到氰化物时,他们会想到间谍电影 - 吞食药丸的人,口腔发泡和死亡,但氰化物可能是构建生命必需分子的必要化合物,”Karen Smith博士解释说。爱达荷州博伊西市博伊西州立大学的研究科学家。氰化物,一种与氮原子结合的碳原子,被认为对生命起源至关重要,因为它参与了非生物合成有机化合物,如氨基酸和核碱基,它们是蛋白质和核酸的基本组成部分。所有已知生命形式使用的酸。

史密斯是6月25日出版的Nature Communications上发表的一篇论文的主要作者。史密斯与该论文的共同作者博伊西州助理教授迈克卡拉汉一起开发了新的分析方法,以提取和测量陨石中古老的氰化物痕迹。他们发现含有氰化物的陨石属于一组富含碳的陨石,叫做CM球粒陨石。其他类型的陨石测试,包括火星陨石,不含氰化物。

“NASA的小行星Bennu的OSIRIS-REx太空船收集的数据表明它与CM球粒陨石有关,”美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的共同作者杰森德沃金说。“OSIRIS-REx将在2023年从Bennu提供样品到地球上进行研究。我们将寻找这些化合物,试图将Bennu与已知的陨石连接起来,并了解可能有助于启动的益生元化合物如氰化物的潜在输送早期地球上的生命或太阳系中的其他物体。“

之前在陨石中发现了氰化物。然而,在新的工作中,史密斯和卡拉汉惊讶地发现,氰化物与一氧化碳(CO)一起与铁结合,在陨石中形成稳定的化合物。他们使用高分辨率液相色谱 - 质谱法在陨石中鉴定了两种不同的氰基 - 羰基铁络合物。“我们研究中最有趣的观察结果之一就是这些铁氰基羰基络合物类似于氢化酶活性部位的部分,它们具有非常独特的结构,”Callahan说。

氢化酶存在于几乎所有的现代细菌和古细菌中,并且被广泛认为是古老的。根据卡拉汉的说法,氢化酶是一种大蛋白质,但活性位点 - 发生化学反应的区域 - 恰好是蛋白质中含有的更小的金属有机化合物。正是这种化合物类似于团队在陨石中发现的含氰化合物。

关于生命起源的一个持久的谜团是生物学如何从非生物化学过程中产生。研究小组在陨石中发现氢化酶活性位点和氰化物化合物之间的相似性表明,陨石和古地球的母体小行星中的非生物过程可能使分子对新生命有用。

“附着在金属上的氰化物和一氧化碳在酶中是不寻常和罕见的。氢化酶是例外。当你比较陨石中这些铁氰基羰基配合物的结构与氢化酶中的这些活性位点时,它会让你想知道是否存在两者之间的联系,“史密斯补充道。“有可能铁氰基羰基络合物可能是这些活性位点的前体,后来在数十亿年前被合并到蛋白质中。这些复合物可能也是早期地球上氰化物的来源。”

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