最新研究指出：氰化物或參與地球生命起源

關(guān)于生命起源的一個永恒的謎是，生命是如何從非生物化學(xué)過程中產(chǎn)生的?一項最新研究指出，氰化物或許在其中起了重要作用。

說到氰化物時，大多數(shù)人腦海中浮現(xiàn)的是間諜電影的場景：一個人將藥丸吞下，口吐白沫奄奄一息。但這項新研究稱，氰化物也可能是構(gòu)成地球生命所需分子必不可少的化合物，它可能“乘坐”隕石來到地球上，參與了氨基酸和堿基等有機(jī)化合物的非生物合成，最終導(dǎo)致地球生命的誕生。

據(jù)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站6月28日報道，美國博伊西州立大學(xué)邁克爾·卡拉漢帶領(lǐng)團(tuán)隊進(jìn)行了一項新研究，對一組特殊的原始隕石樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中均含有氰化物。在現(xiàn)代細(xì)菌和古細(xì)菌體內(nèi)名為氫化酶的酶中，他們也發(fā)現(xiàn)了同樣類型的結(jié)構(gòu)。這可能表明，地球生命要么來源于隕石，要么早期地球的地質(zhì)情況形成了同樣的氰化物。

在隕石中尋找氰化物

2011年，卡拉漢和同事發(fā)表了一篇論文稱，他們在隕石中發(fā)現(xiàn)了核堿基——一類含氮堿基。之后，他們開始在太空巖石中尋找氰化物。

像鳥嘌呤或腺嘌呤一樣，核堿基是DNA的基本組成部分。卡拉漢說，核堿基的化學(xué)反應(yīng)及其母體小行星似乎依賴氰化物作為反應(yīng)物。但他并不確信能在隕石上找到任何氰化物，即使它們曾經(jīng)存在過。他說，氰化物具有極強(qiáng)的反應(yīng)性，很可能在降落到地球之前就已被消耗和轉(zhuǎn)化完。

但研究共同作者、博伊西州立大學(xué)分析化學(xué)家凱倫·史密斯對此并不認(rèn)同。

于是，他們收集并測試了隕石樣本——大部分在南極洲發(fā)現(xiàn)。其中5顆隕石是一種特殊的碳質(zhì)球粒隕石，被稱為CM球粒隕石，它包含有核堿基以及其他生物基本構(gòu)成成分，如氨基酸。其中一塊CM球粒隕石是著名的“默奇森隕石”(Murchison meteorite)，這塊隕石于1969年9月28日降落于澳大利亞維多利亞州默奇森附近。

卡拉漢說，令人驚訝的是，每個CM球粒隕石都含有氰化物;而包括據(jù)信擁有外星生命證據(jù)的火星隕石在內(nèi)的其他隕石，均不含氰化物。“當(dāng)你研究這些原始隕石時，就像跳進(jìn)一臺時間機(jī)器，你可以回到過去并研究這些古老的材料，然后你會發(fā)現(xiàn)這些氰化物與生命和古代生物學(xué)的聯(lián)系。”

氰化物或參與地球生命起源

氰化物似乎已經(jīng)在太空中存活了數(shù)十億年，并且有些來到了冰冷的南極洲。研究人員發(fā)現(xiàn)，氰化物和一氧化碳形成配體后與鐵離子結(jié)合，在隕石中形成穩(wěn)定的化合物。卡拉漢說：“這是非常經(jīng)典的無機(jī)化學(xué)。”

卡拉漢補(bǔ)充說，無論氰化物如何穩(wěn)定，它也可以從隕石中釋放出來，這使它有望成為生命起源故事中一個有趣的參與者。在地球誕生初期，當(dāng)太空隕石經(jīng)常撞擊地球時，水和紫外線“攜手”，可能會讓氰化物從隕石中釋放出來。通過這種方式，隕石讓可用的氰化物增加，使最終產(chǎn)生活細(xì)胞的化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生并順利進(jìn)行。

卡拉漢說，另外還有一種可能性：早期地球的氰化物可能是在地球上土生土長的。但如果是這樣的話，它可能會以與在隕石上非常相似的方式形成。另一個有趣的驚喜是，隕石中的一氧化碳、鐵和氰化物同地球上一些最古老生命群、古菌和細(xì)菌的部分酶之間具有奇怪的相似之處。

所有細(xì)菌和古細(xì)菌都含有氫化酶——通過分解氫氣為細(xì)菌和古細(xì)菌提供能量的酶。這些酶的活性位點與隕石中的氰化物結(jié)構(gòu)相同，卡拉漢認(rèn)為，“也許這些隕石化合物是這些活性位點的前體”。

這一點目前還沒有得到證實，但研究小組計劃進(jìn)一步研究隕石化學(xué)。他們把希望寄托于美國國家航空航天局(NASA)的“源光譜釋義資源安全風(fēng)化層辨認(rèn)”(OSIRIS-Rex)探測器，它將從小行星“貝努”(Bennu)采集樣本并在2023年將樣本送回地球。

卡拉漢說，“貝努”可能是一個CM球粒隕石天體。他們將從這些樣品中尋找氰化物，努力揭示“貝努”與已知隕石之間的聯(lián)系，并試圖了解氰化物等前生物化合物的潛在傳遞途徑，這些化合物可能有助于在早期地球或太陽系其他天體上萌發(fā)生命。