Замороженные кристаллы цианистого водорода приближают понимание зарождения жизни

Фото из открытых источников

Ядовитое для человека вещество — цианистый водород — возможно, способствовало зарождению жизни на Земле. При низких температурах цианистый водород образует кристаллы. И, согласно компьютерным моделям, опубликованным в ACS Central Science, некоторые грани этих кристаллов обладают высокой реакционной способностью, что позволяет проводить химические реакции, которые в противном случае невозможны при низких температурах. Исследователи утверждают, что эти реакции могли запустить каскад, который дал начало нескольким строительным блокам жизни.

«Возможно, мы никогда точно не узнаем, как зародилась жизнь, но понимание того, как формируются некоторые из её составляющих, вполне достижимо. Цианистый водород, вероятно, является одним из источников этой химической сложности, и мы показываем, что он может реагировать удивительно быстро в холодных местах», — говорит ведущий автор исследования Мартин Рам.

Цианистый водород широко распространен во многих средах за пределами Земли, в том числе на кометах и в атмосферах планет и лун (например, на спутнике Сатурна Титане). Кроме того, при соединении с водой цианистый водород может образовывать полимеры, аминокислоты и нуклеооснования (компоненты белков и нитей ДНК соответственно). Для дальнейшего изучения его химической реактивности Марко Капеллетти, Хильда Сандстрём и Мартин Рам провели компьютерное моделирование замерзшего цианистого водорода.

Исследователи смоделировали стабильный кристалл цианистого водорода в виде цилиндра длиной 450 нанометров с закругленным основанием и многогранной вершиной, имеющей форму ограненного драгоценного камня. По их словам, эта форма соответствует предыдущим наблюдениям кристаллических «паутин», разветвляющихся от центральной точки, где сходятся многогранные концы.

Расчеты показали, что кристаллы потенциально способны запускать химические реакции, которые обычно не происходят в условиях экстремально низких температур. Используя химические свойства поверхности кристаллов, исследователи выявили два пути, которые могут превращать цианистый водород в более реакционноспособный изоцианид водорода в течение нескольких минут или дней, в зависимости от температуры. Они утверждают, что присутствие изоцианида водорода на поверхности кристаллов предполагает, что там могут образовываться другие, более сложные пребиотические предшественники.

Теперь команда надеется, что другие ученые подтвердят эти прогнозы, проведя эксперименты, в которых кристаллы цианистого водорода измельчаются в присутствии таких веществ, как вода, чтобы выяснить, действительно ли открытые поверхности кристаллов могут способствовать образованию сложных молекул при чрезвычайно низких температурах.