隕石中發現的氰化物有望為生命起源提供線索

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氰化物和一氧化碳對人類來說均為致命毒藥，但也可能為生命起源提供線索。美國博伊西州立大學和美國國家航空航天局（NASA）的一組科學家在高碳隕石中發現含有鐵、氰化物和一氧化碳的化合物，這些化合物可能為早期地球上的生命提供了動力。隕石中發現的地外化合物與氫化酶的活性位點相似，氫化酶是通過分解氫氣 （H2）為細菌和古生菌提供能量的酶。他們的研究結果表明，這些化合物也存在於生命還未誕生前的早期地球上，當時地球不斷受到隕石的撞擊，大氣中可能含有更多的氫。

一些科學家認為，這些撞擊可能帶來了水和其他對地球上生命誕生有用的分子。

版權：NASA戈達德太空飛行中心概念圖像實驗室

位於美國愛達荷州博伊西市的博伊西州立大學的資深研究員凱倫?史密斯（Karen Smith）博士解釋道：「當大多數人想到氰化物時，他們腦海中浮現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，但氰化物也可能是構成生命所需分子必不可少的化合物。」氰化物是指帶有氰基（CN）的化合物，其結構由一個碳原子和一個氮原子通過叄鍵相連接。氰化物被認為對於生命起源而言至關重要，因為它參與了生成氨基酸和鹼基等有機化合物的非生物合成，而這正是所有已知生命形式都使用的蛋白質和核酸的組成部分。

Smith在6月25日的《自然通訊》雜誌上發表了一篇關於這項研究的論文。Smith和該論文的共同作者，美國博伊西州立大學的助理教授邁克?卡拉漢（Mike Callahan），共同研發了新的分析方法來提取並測量隕石中古代氰化物的痕迹。他們發現這些含有氰化物的隕石均屬於一組被稱為CM型碳質球粒隕石的高碳隕石。經測試發現包括火星隕石在內的其他類型隕石，均不含氰化物。

論文的另一位共同作者，位於美國馬里蘭州格林貝爾特市的NASA戈達德太空飛行中心的傑森?德沃金（Jason Dworkin）說：「根據NASA的奧西里斯-雷克斯（OSIRIS-REx）航天器收集的數據表明，氰化物與CM型碳質球粒隕石有關。OSIRIS-REx航天器將於2023年從小行星貝努（Bennu）攜帶樣本返回地球用於研究。我們將從這些樣品中尋找氰化物，努力尋找小行星Bennu與已知的隕石之間的聯繫，並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於在早期地球或太陽系其他天體上萌發生命。」

此前也曾在隕石中發現氰化物。然而，在這項新研究中，Smith和Callahan驚訝地發現氰化物和一氧化碳（CO）形成配體後與鐵離子結合，在隕石中形成穩定的化合物。他們用高解析度液相色譜-質譜聯用技術在隕石中鑒別出兩種不同的氰基-羰基鐵絡合物。Callahan表示：「我們研究中最有趣的發現之一是，這些氰基-羰基鐵絡合物與氫化酶活性位點的某些部分相似，而氫化酶活性位點的結構非常獨特。」

CN表示氰化物，CO表示一氧化碳，Fe表示鐵，Ni表示鎳。

來源：Smith et al. Nature Communications, 2019

氫化酶存在於幾乎所有的現代細菌和古生菌中，人們普遍認為氫化酶起源於古代。根據Callahan表示，氫化酶是一種大型蛋白質，但其活性部位（發生化學反應的區域）恰好是蛋白質中含有的一種小得多的金屬有機化合物。正是這種化合物與研究小組在隕石中發現的氰化物類似。

關於生命起源的一個永恆的謎團是，生物學是如何從非生物化學過程中產生的。氫化酶活性位點和研究小組在隕石中發現的氰化物之間的相似性表明，隕石母體小行星和遠古地球的非生物過程中的分子可能對生命誕生有所幫助。

Smith 補充道：「附著在金屬上的氰化物和一氧化碳在酶中不僅不尋常，而且異常罕見。但氫化酶是個例外。當你比較隕石中這些氰基-羰基鐵絡合物和氫化酶活性位點的結構時，你會疑惑這兩者之間到底是否有所關聯。氰基-羰基鐵絡合物有可能是這些活性位點的前體，並在數十億年前被整合納入至蛋白質中。這些絡合物也可能也是早期地球上氰化物的來源。」

這項研究由NASA「新興世界」計劃、NASA天體生物學研究所和NASA地球與空間科學獎學金共同資助。研究團隊包括Smith, Callahan和美國賓夕法尼亞州立大學、美國馬里蘭大學以及NASA戈達德太空飛行中心的同事們。NASA戈達德為OSIRIS-REx航天器（全稱：起源、光譜解析、資源標識、安全風化層探索者）提供全面的任務管理、系統工程以及安全和任務保障。美國亞利桑那大學的丹蒂?洛雷塔（Dante Lauretta）是該項目的首席研究員。航天器製造由位於丹佛的洛克希德?馬丁太空系統公司負責。OSIRIS-REx是NASA「新前沿」計劃的第三個任務。NASA位於美國阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心負責管理NASA在華盛頓的科學任務理事會的「新前沿」計劃。NASA利用其強大的太空艦隊和地面任務，對太陽系和太陽系以外的太空進行探索，探索世界、恆星和宇宙奧秘。

來源：

https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/cyanide-in-meteorites

作者：Jaynar

來源：NASA愛好者

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