Калифорнийские учёные обнаружили, что цианид мог ускорять синтез органических соединений из углекислого газа на ранней Земле. Эта находка меняет наше понимание зарождения жизни и может помочь в поиске жизнь во вселенной.
Цианид, или группа веществ с группой CN в составе, ассоциируется у многих с очень токсичным бесцветным газом, смертельным ядом и даже химическим оружием. Действительно, многие цианиды токсичны. В годы Второй мировой войны цианиды и их производные использовали как боевое отравляющее вещество, а сейчас они помогают в борьбе со многими вредителями: мышами, крысами, койотами, опоссумами, муравьями.
Похоже, что цианид может быть не только смертельным, но и способствовать появлению жизни. исследовании, опубликованном в журнале Nature ChemistryУченые продемонстрировали возможность синтеза органических соединений из углекислого газа с помощью цианида четыре миллиарда лет назад на ранней Земле.
Ища признаки жизни, как на первобытной Земле, так и на других планетах, мы опираемся на биохимию, которая известна нам по современным организмам. Возможность того же метаболизма катализировать цианид свидетельствует о том, что жизнь может принимать самые разные формы, — отмечает Раманарайанан Кришнамурти, доктор философии, доцент кафедры химии Института Скриппса и ведущий автор новой статьи.
Некоторые современные бактерии, например зеленые серобактерии, используют ряд химических реакций, называемый обратным циклом трикарбоновых кислот (обратный цикл Кребса или цикл Арнона), для синтеза органических соединений из углекислого газа и воды. Для протекания всех реакций необходимо около десяти ферментов, катализирующих превращения трикарбоновых кислот. Многие ученые считают, что обратный цикл Кребса проходил и на ранней Земле при создании первых органических веществ. Но у этой гипотезы есть серьезная проблема: во времена ранней Земли (более 3,5 миллиарда лет назад) не существовало сложных белков, катализирующих сегодня реакции обратного цикла трикарбоновых кислот.
Кришнамурти с сослуживцами из Института Скриппса изучали возможность катализирования реакций простой молекулой ранней атмосферы Земли. Была обнаружена подходящая молекула — цианид. Ученые предположили, какие реакции может ускорять цианид, и проверили свои выводы в эксперименте. Результаты подтвердили гипотезу: реакции, подобные обратному циклу Кребса, протекали при участии цианида как переносчика электронов между молекулами. Процесс действовал в широком диапазоне температур (от комнатной до 80 °C) и pH (3-9).
«Страшно, как легко всё это получилось», – сказал Кришнамурти. «Не требовалось никаких особых действий: соединили молекулы, подождали, и реакция прошла сама собой».
Автор отмечает, что с точностью определить протекавшие на ранней Земле химические процессы невозможно. Новые пути проведения реакций могут помочь в осмыслении потенциальной химии жизни как на нашей планете, так и на других.