Cyanid är inte bara den sista utväg för de fångade spionerna i Hollywood-film. Det är också en avgörande del av livets tidiga kemi. Och nu finner ny forskning att cyanid kan ha ryttat till jorden på meteoriter.
Prover av en viss grupp primitiva meteoriter - inklusive en stor som föll nära Murchison, Australien, 1969 - innehåller alla cyanid, bunden i en stabil konfiguration med järn och kolmonoxid. Samma slags strukturer finns i enzymer som kallas hydrogenaser i moderna bakterier och archaea, vilket kan antyda att det tidiga livet antingen lånats från meteoriter eller att den tidiga jordens geologi bildade samma typ av cyanidföreningar, säger studiens medförfattare Michael Callahan, en analytisk kemist Boise State University.
"När du studerar dessa primitiva meteoriter är det som om du hoppar in i en tidsmaskin och du kan gå tillbaka och studera dessa forntida material," sa Callahan till Live Science. "Och sedan hittar du dessa kopplingar till livet och antik biologi."
Söker cyanid
Callahan och hans kollegor började söka cyanid i rymdrock efter att ha publicerat ett papper från 2011 där de upptäckte nukleobaser i meteoriter. Nukleobaser, som guanin eller adenin, är bland DNA-byggstenarna. Kemin hos nukleobaserna och deras föräldersteroider såg ut som om det berodde på cyanid som en reaktant, sa Callahan. Men han var inte säker på att de skulle kunna hitta någon cyanid på meteoriter, även om det en gång hade funnits. Cyanid är extremt reaktiv, sa Callahan, så han förväntade sig att den skulle ha använts och omvandlats länge innan den landade på jorden.
Men studien medförfattare Karen Smith, också en Boise State analytisk kemist, hade en bakgrund i cyanidanalys, så forskarna samlade och testade prover av meteoriter, varav de flesta hade upptäckts i Antarktis. Fem av meteoriterna var en speciell typ av kolhaltig kondrit, kallad CM-kondrit, som innehåller nukleobaser liksom andra byggstenar av biologi, såsom aminosyror. En av dessa CM-kondriter var Murchison-meteoriten, som landade i Australien 1969, fantastiska lokalbefolkningen med en stor eldkula.
För att hitta och utvinna cyanid lånade forskarna tekniker som vanligtvis används för att hitta de giftiga sakerna i avloppsvatten som finns kvar från industriella processer, sa Callahan. De använde syra för att extrahera föreningar från meteoriterna och utsattes sedan för ett batteri av analyser, inklusive masspektrometri och vätskekromatografi, som båda gjorde det möjligt att identifiera beståndsdelarna i det extraherade materialet.
Cyanide överraskningar
Till deras förvåning fann forskarna cyanid. Var och en av CM-kondriterna innehöll kemikalien, medan ingen av de andra typerna av meteoriter gjorde det. (Forskarna testade till och med en berömd Mars-meteorit som en gång påstås ha bevis på främmande liv - ingen cyanid där.)
Cyaniden verkar ha överlevt miljarder år i rymden och en eldig resa till vila i iskalla Antarktis eftersom den var bunden i en stabil konfiguration med kolmonoxid och järn. "Det är den här klassiska oorganiska kemi," sa Callahan.
Hur stabil den än är, kan cyaniden också frigöras från meteoriten, tillade Callahan, och det gör det till en spännande möjlig spelare i livets ursprung. En kombination av vatten och ultraviolett ljus kunde ha frigjort cyanid från meteoriter på den tidiga jorden, när bombardemang av rymdrockar var vanligt. På det sättet kunde meteoriter ha ökat den tillgängliga cyaniden för kemiska reaktioner som så småningom ledde till levande celler, sa Callahan.
Alternativt kunde tidiga jordens cyanid ha varit hemodlad, sa Callahan. Men i så fall kan det ha bildats på mycket liknande sätt som på meteoriter. Meteoriter är gjorda av samma rymdamm och is som bildade planeterna, men de har inte förändrats av geokemiska processer.
Den andra spännande överraskningen, sade Callahan, var de konstiga likheterna mellan meteoritens buntar av kolmonoxid, järn och cyanid och delar av enzymerna i några av de äldsta grupperna av liv, archaea och bakterier. Alla bakterier och archaea har enzymer som kallas hydrogenaser, sa Callahan, och det aktiva stället för dessa enzymer, där bindningen inträffar, är densamma som cyanidstrukturerna som ses i meteoriterna.
"Kanske detta är föregångarna till dessa aktiva webbplatser," sa Callahan.
Det är ännu inte bevisat, sa Callahan, men forskarteamet planerar ytterligare arbete med meteoritkemi. En framtida riktning kan komma med tillstånd av det pågående NASA-uppdraget OSIRIS-Rex, som kommer att samla ett prov från asteroiden Bennu och leverera det till jorden 2023. Bennu kan vara en CM-chondrit, sa Callahan, vilket skulle ge en spännande möjlighet att studera ett orört prov av en asteroidföräldrakropp.
Callahan och hans kollegor rapporterade om sitt arbete den 25 juni i den öppna tidskriften Nature Communications.
