Kyanid v meteoritech bombardujících Zemi mohl přispět ke zrodu života

- Příroda autor: Radek Chlup

Po spolknutí kyanidu či vdechnutí většího množství oxidu uhelnatého by se nám pěkně znepříjemnil život, protože obě látky jsou prudce jedovaté. Kyanid i oxid uhelnatý se však nacházely na meteoritech, které bombardovaly Zemi před vznikem života, a to jako sloučeniny vázané železem. Podle biochemičky Karen Smithové tyto jinak nebezpečné látky mohly přispět atomy uhlíku a dusíku ke vzniku života na naší planetě.

Ilustrační snímek

Ilustrační snímek,zdroj: NASA

Před vznikem života byla Země intenzivně bombardována meteority, konkrétně šlo o uhlíkaté chondrity. Tyto meteority nesly sloučeniny obsahující kyanid, oxid uhelnatý a železo. Není to poprvé, co byl v meteoritech nalezen kyanid a oxid uhelnatý, ale jde o první zjištění, že tyto dvě látky byly vázány železem jako stabilní sloučeniny.

Znamená to tedy, že se zmíněné sloučeniny na Zemi nacházely ještě předtím, než se v primordiálních oceánech objevily první jednobuněčné organismy. Mohly přispět k jejich vzniku? "Když si většina lidí představí kyanid, vzpomene si na špionážní filmy – na člověka, který spolkne pilulku a pění mu z úst, zatímco pomalu umírá, ale kyanid byl pravděpodobně nezbytnou sloučeninou pro budování molekul nezbytných pro život," řekla Karen Smithová – biochemička z Boise State University.

Smithová použila metodu měření a extrahování kyanidu ze starověkých meteoritů a otestování na řadě vzorků jiných meteoritů. Za použití kapalinové chromatografie s vysokou rozlišovací schopností a hmotnostní spektrometrie analyzovala chemické složení vzorků a objevila sloučeniny železa, kyanidu a oxidu uhelnatého – kyano-karbonylové komplexy železa. Obsaženy byly pouze v organicky bohaté třídě uhlíkatých chondritů –  v CM chondritech. Jiné testované meteority, například meteority z Marsu, žádný kyanid neobsahovaly.

Komponenty důležité pro život

Kyanidy samy o sobě nejsou jedovaté. Pokud se však dostanou do těla, problém spočívá v jejich vázání se na železo, čímž blokují buněčné dýchání. V momentě jejich dopravy na Zemi ale život prozatím neexistoval. Kyanidy ho pravděpodobně pomáhaly tvořit, protože s sebou přinesly velmi důležité komponenty – atomy uhlíku a dusíku. Atomy uhlíku a dusíku jsou považovány za absolutně stěžejní v procesu vzniku života. Podílejí se totiž na syntéze organických sloučenin, jako jsou aminokyseliny a dusíkaté báze, a to jsou stavební kameny proteinů a nukleových kyselin. Figurují ve všech podobách živých organismů.

Zajímavé je, že tyto kyano-karbonylové komplexy železa se podobají hydrogenázám. Hydrogenázy jsou přítomny ve všech současných bakteriích a archebakteriích. Nejspíše hrály významnou roli při jejich vývoji. Co jsou hydrogenázy? Jde o velké proteiny, které mají aktivní části – část molekuly, kde dochází k chemickým reakcím. Tyto aktivní části jsou mnohem menšími organickými sloučeninami, které jsou obsaženy uvnitř proteinů.

Právě zde hledejme podobnost s kyanidovými sloučeninami z prozkoumaných meteoritů. "Jedním z nejzajímavějších pozorování z naší studie je, že tyto kyano-karbonylové komplexy železa připomínají části aktivních míst hydrogenáz, které mají jinak velmi odlišnou strukturu," uvedl biochemik Mike Callahan z Boise State University .

Jak tato živá hmota mohla vzniknout na základě nebiologických chemických procesů? Podobnosti mezi aktivními oblastmi hydrogenázy a kyanidovými sloučeninami naznačují, že nebiologické procesy na meteoritech i na Zemi mohly vést k vytváření molekul vhodných ke vzniku života.

"Kyanid a oxid uhelnatý připojené ke kovům jsou neobvyklé a vzácné enzymy. Hydrogenázy jsou výjimkou. Když porovnáváme strukturu těchto kyano-karbonylových komplexů spojených s železem v meteoritech s těmito aktivními oblastmi v hydrogenáze, uvažujeme, jestli je vůbec mezi nimi spojení," řekla Smithová a dodala: "Je možné, že kyano-karbonylové komplexy spojené s železem mohly být prekurzorem těchto aktivních oblastí a později se začlenily do proteinu – a to vše před miliardami lety. Tyto komplexy pravděpodobně mohly stejně tak působit jako zdroje kyanidu na rané Zemi."

Studii vyšla v Nature.

Tagy: meteority vznik života věda a poznání