陨石中发现的化合物可能含有生命起源的线索

氰化物提供了生命起源的线索


艺术家关于流星撞击古代地球的概念。一些科学家认为,这样的撞击可能为地球上出现的生命提供了水和其他分子。工作人员:美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室

氰化物和一氧化碳都是对人类致命的毒药,但是博伊西州立大学的科学家团队在富含碳的陨石中发现了含有铁、氰化物和一氧化碳的化合物美国国家航空航天局可能为地球早期的生命提供了能量。陨石中发现的地外化合物类似于氢化酶的活性位点,这种酶通过分解氢气(H2)为细菌和古细菌提供能量。他们的结果表明,这些化合物也存在于早期的地球上,在生命开始之前,在一段时间里,地球不断受到陨石的撞击,而大气可能更富氢。

“大多数人一想到氰化物,就会想到间谍电影——一个人吞下药片,口吐白沫,然后死去,但氰化物可能是构建生命必需分子的一种基本化合物,”爱达荷州博伊西州立大学的高级研究科学家凯伦·史密斯博士解释说。氰化物,碳原子与氮原子相结合,被认为是生命起源至关重要的,因为它涉及有机化合物的非生物合成


Amino acids are a set of organic compounds used to build proteins. There are about 500 naturally occurring known amino acids, though only 20 appear in the genetic code. Proteins consist of one or more chains of amino acids called polypeptides. The sequence of the amino acid chain causes the polypeptide to fold into a shape that is biologically active. The amino acid sequences of proteins are encoded in the genes. Nine proteinogenic amino acids are called "essential" for humans because they cannot be produced from other compounds by the human body and so must be taken in as food.
" class="glossaryLink ">氨基酸还有碱基,它是所有已知生命形式所使用的蛋白质和核酸的基本组成部分。

史密斯是6月25日《自然通讯》上发表的一篇关于这项研究的论文的主要作者。史密斯和博伊西州立大学助理教授迈克·卡拉汉(论文的共同作者)开发了新的分析方法来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,称为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。

陨石可能藏有生命起源的线索

陨石含有金属有机化合物,类似于细菌和古生菌中发现的酶的部分。CN是氰化物,CO是一氧化碳,Fe是铁,Ni是镍。学分:Smith等人。自然通讯,2019

“NASA收集的数据Osiris-rex.“Bennu小行星的航天器表明它与CM球粒陨石有关,”美国宇航局戈达德太空飞行中心(位于马里兰州绿带)的联合作者杰森·德沃金说。“奥西里斯-雷克斯将在2023年从Bennu运送一个样本到地球上进行研究。我们将对这些化合物进行搜索,试图将Bennu与已知陨石联系起来,并了解氰化物等生命起源前化合物的潜在传递,氰化物可能帮助早期地球或太阳系其他天体上开始生命。”

氰化物在陨石之前已发现。然而,在新的工作中,史密斯和卡拉汉惊讶地发现氰化物以及一氧化碳(CO)与铁结合,以在陨石中形成稳定的化合物。它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铁氰基 - 羰基络合物。“我们研究中最有趣的观察结果之一是,这些铁氰基羰基络合物类似于具有非常明显的结构的氢酶的活动位点的部分,”Callahan说。

氢酶存在于几乎所有的现代细菌和古生菌中,人们普遍认为它们起源于古代。卡拉汉说,氢化酶是一种大型蛋白质,但其活性部位(化学反应发生的区域)恰好是蛋白质中包含的一种小得多的金属有机化合物。正是这种化合物类似于研究小组在陨石中发现的含氰化合物。

关于生命起源的持久的神秘是生物学如何从非生物化学过程中出现。yabo124陨石中发现的氢酶酶和氰化物中的活性位点与氰化物化合物之间的相似性表明,常规的母孢子和古代地球的非生物过程可以使分子用于新兴生命。

氰化物和一氧化碳附着在金属上,在酶中很少见。氢化酶是个例外。当你将陨石中的氰基羰基铁复合物的结构与氢化酶中的活性位点进行比较时,你会怀疑这两者之间是否存在联系。”史密斯补充道。“氰基羰基铁可能是这些活性位点的前体,并在数十亿年前被整合到蛋白质中。”在地球早期,这些化合物可能也是氰化物的来源。”

该研究由美国宇航局新兴世界计划,美国宇航局天使博弈研究所和美国宇航局地球和空间科学奖学金资助。yabo124该团队包括史密斯,Callahan和宾夕法尼亚州立大学的同事,马里兰大学和美国宇航局戈达德太空飞行中心。NASA GODDARD为OSIRIS-REX提供了整体的任务管理,系统工程和安全和任务保证(起源,光谱解释,资源识别,安全 - regolith Explorer)。Dante Lauretta是亚利桑那大学的特派团的主要调查员。丹佛的洛克希德马丁空间系统正在建造航天器。Osiris-rex是美国宇航局新的前沿计划的第三任务。美国宇航局的马歇尔太空飞行中心在阿拉巴马州亨茨维尔,管理了美国华盛顿代理商科学任务局的新边疆。美国宇航局正在探索我们的太阳系及超越,揭开世界,明星和宇宙之谜,与我们强大的太空和地面任务队伍队伍。

Karen E. Smith等,“有机金属化合物作为原始陨石中地外氰化物的载体,”自然通信第10卷,物品编号:2777(2019)