8 augustus 2022

Onderzoekers ontdekken cyanide als mogelijke aanjager van het leven op aarde

Impressie Jupiterachtige exoplaneet bij een ster. Credit: Flflflfl/Pixabay.

Het woord ‘cyanide’ is eigenlijk een verzamelnaam voor verbindingen die een cyanogroep bevatten, een koolstofatoom gebonden aan een stikstofatoom met de chemische aanduiding CN. Cyanide geniet vooral bekendheid als chemisch wapen, denk aan landbouwpesticides, en het gebruik van inlichtingendiensten voor het uitschakelen van staatsvijanden (in fictie, zie bijvoorbeeld ‘Sparkling Cyanid’), maar ook in de natuur bij planten duikt cyanide op als natuurlijk afweermechnisme. Nu heeft een groep wetenschappers recent gesteld dat zo’n vier miljard jaar geleden cyanide het leven op aarde had kunnen helpen beginnen. Chemici van het Scripps Research laboratorium in San Diego (VS) hebben namelijk voor het eerst bewezen hoe cyanide een aantal van de vroegste metabolische reacties mogelijk heeft gemaakt om op koolstof gebaseerde verbindingen uit koolstofdioxide te maken. Sommige bacteriën op aarde gebruiken een reeks chemische reacties die bekend staan ​​als de omgekeerde tricarbonzuurcyclus (reverse-TCA-cyclus). Bij deze reacties gaat het om koolmonoxide en water, die vervolgens worden omgezet in chemische verbindingen die een centrale rol spelen in het organisch leven op aarde. Het r-TCA heeft echter bepaalde eiwitten nodig die in de begintijd van de aarde nog niet bestonden.

In de studie van de chemici, recent gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Chemistry, besloot men voor het onderzoek cyanide te gebruiken om een reeks reacties te veronderstellen waarbij cyanide mogelijk was gebruikt om natuurlijke moleculen uit koolstofdioxide te leveren, daar de onderzoekers wisten dat de koolstof-stikstof verbinding gangbaar was in de atmosfeer van de vroege aarde. De proef bleek succesvol, het cyanide, in plaats van eiwitten of metalen,* zorgde ervoor dat elektronen tussen moleculen gingen ‘pendelen’. “Het was eng hoe eenvoudig de uitvoering was. We hoefden echt niets speciaals te doen, we mengden deze moleculen, wachtten af, en de reactie gebeurde spontaan”, aldus assistent-professor Ramanarayanan Krishnamurthy, eerste auteur van de studie. En I.t.t. de eerdere r-TCA-variaties waarbij metalen werden gebruikt*, werkte de op cyanide gebaseerde cyclus bij kamertemperatuur en in pH-variatie die een afspiegeling was van wat ongetwijfeld gangbaar zou zijn geweest op de vroege aarde. Bovendien, aldus het team, maakt cyanide een zeer goed en minder gecompliceerd model van de r-TCA-cyclus mogelijk – een die een aantal stappen omzeilde binnen de bekende cyclus. Deze nieuwe reeks van reacties kan dateren van vóór de totale r-TCA-cyclus binnen de opkomst van het leven, zo suggereert Krishnamurthy.

Volgens Krishnamurthy kunnen de resultaten onderzoekers niet alleen meer inzicht geven in hoe het leven op aarde is geëvolueerd, maar kunnen ze ook astronomen helpen bij meer inzicht in de potentiële chemie op exoplaneten, en zo ook over mogelijke aanwezigheid van buitenaards leven, Krishnamurthy: “Het [onderzoek] bevrijdt ons van te zeggen dat er deze metalen en deze extreme omstandigheden moeten zijn. Er zou leven kunnen ontstaan ​​​​uit deze op cyanide gebaseerde chemie.” Dit onderzoek werd mede ondersteund door het NASA Exobiology Program en het NSF. Bronnen; Scripps Research, Wired, NASA/Exobiology
 
* Onderzoekers hebben bewezen dat in de ‘primordiale soep’ 4 miljard jaar geleden bepaalde metalen mogelijk dezelfde reacties hebben veroorzaakt zonder bepaalde eiwitten, maar alleen onder extreem zure en verzengende omstandigheden waarvan men dacht dat ze op de vroege aarde niet de overhand hadden. Krishnamurthy e.a. vroegen zich af of een ander molecuul dezelfde reacties zou kunnen veroorzaken onder mildere omstandigheden. Daar het team wist dat de koolstof-stikstof verbinding gebruikelijk was in het vroege aardse milieu, begonnen ze een reeks reacties te veronderstellen waarbij cyanide mogelijk was gebruikt om natuurlijke moleculen uit koolstofdioxide te leveren. En het lukte, het cyanide (in plaats van eiwitten of metalen) bewerkstelligde transport van elektronen tussen moleculen.

Comments

  1. De koptekst is wel een understatement, vast staat cyanide de directe aanjager van het leven op aarde is dankzij de cyanobacteria die zuurstof in onze atmosfeer begonnen te produceren. zie: https://www.scientificamerican.com/article/origin-of-oxygen-in-atmosphere/

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: