سیانید: سلاح شیمیایی طبیعت
سیانید چیست و از کجا می‌آید؟
سیانید۱ نامی عمومی برای گروهی از ترکیبات شیمیایی است که دارای کربن و نیتروژن به هم پیوسته هستند ($\text{C}\equiv\text{N}^{-}$). این ترکیب می‌تواند به صورت گاز، مایع یا بلورهای جامد وجود داشته باشد. نکتهٔ جالب اینجاست که این مادهٔ سمی به صورت طبیعی در بسیاری از گیاهان یافت می‌شود. گیاهان برای دفاع در برابر حیوانات گیاهخوار که ممکن است آن‌ها را بخورند، این سم را تولید می‌کنند. این یک جنگ شیمیایی واقعی در دنیای گیاهان است!
برای مثال، تصور کنید یک گله گوزن در جنگل در حال چریدن است. اگر یک گوزن شروع به خوردن برگ‌های درخت باقلا۲ کند، گیاه بلافاصله ترکیبات سیانیدی خود را آزاد می‌کند. این کار باعث می‌شود گوزن احساس مسمومیت کند و از خوردن بیشتر گیاه دست بردارد. به این ترتیب، گیاه از جان خود محافظت کرده است.
گیاهان حاوی سیانید کدامند؟
بسیاری از گیاهانی که هر روز می‌بینیم یا حتی بعضی از آن‌ها را می‌خوریم، حاوی ترکیبات سیانیدی هستند. البته مقدار این سم در بخش‌های مختلف گیاه و در مراحل مختلف رشد، متفاوت است. جدول زیر برخی از معروف‌ترین این گیاهان را نشان می‌دهد.
| نام گیاه | بخش حاوی سیانید | ترکیب خاص | سطح خطر |
|---|---|---|---|
| باقلا۲ | دانه‌ها (به ویژه اگر خام باشند) | ویسیانین۴ | هشدار |
| بادام تلخ | مغز دانه | آمیگدالین۵ | هشدار |
| سیب | دانه‌ها | آمیگدالین۵ | کم‌خطر |
| سورغم (سودان گراس) | برگ‌های جوان | دورین۶ | هشدار |
همان‌طور که در جدول می‌بینید، خوردن تنها ۵۰ تا ۶۰ عدد مغز بادام تلخ خام می‌تواند برای یک فرد بالغ کشنده باشد. اما نگران نباشید! بادام شیرینی که ما می‌خوریم، نوع خاصی است که مقدار بسیار کمی از این ترکیب را دارد و کاملاً بی‌خطر است.
سیانید چگونه در بدن عمل می‌کند؟
برای درک اثر سیانید، باید ابتدا بدانیم سلول‌های بدن ما چگونه انرژی تولید می‌کنند. سلول‌ها برای زنده ماندن به اکسیژن نیاز دارند. اکسیژن توسط گلبول‌های قرمز خون به سلول‌ها منتقل می‌شود و در آنجا درون بخشی از سلول به نام میتوکندری۷ برای تولید انرژی مصرف می‌شود. میتوکندری مانند یک نیروگاه کوچک درون سلول است.
سیانید دقیقاً به این نیروگاه حمله می‌کند. این مولکول به یک آنزیم۸ بسیار مهم در میتوکندری می‌چسبد و آن را از کار می‌اندازد. وقتی این آنزیم از کار بیفتد، سلول دیگر نمی‌تواند از اکسیژنی که دریافت کرده است استفاده کند. در نتیجه، با وجود وجود اکسیژن فراوان در خون، سلول در حالت "خفگی" قرار می‌گیرد و می‌میرد. این وضعیت شبیه این است که کسی در اتاقی پر از هوا باشد، اما نتواند نفس بکشد!
دفاع گیاهان: از تولید سم تا آزادسازی آن
گیاهان چگونه از خود در برابر سم سیانید محافظت می‌کنند؟ آن‌ها این ترکیب را به صورت غیرفعال و بی‌خطر در واکوئل‌های۹ خود ذخیره می‌کنند. وقتی گیاه توسط یک حیوان گاز زده می‌شود، دیوارهٔ واکوئل پاره شده و ترکیب غیرفعال با آنزیم‌هایی در سیتوپلاسم۱۰ گیاه برخورد می‌کند. این برخورد باعث یک واکنش شیمیایی می‌شود که در نهایت گاز سیانید آزاد می‌شود و به حیوان مهاجم آسیب می‌زند.
این فرآیند بسیار شبیه به شکستن یک لولهٔ حاوی مواد شیمیایی است. تا زمانی که لوله سالم است، خطری وجود ندارد. اما به محض شکسته شدن، مواد با هم ترکیب شده و واکنش نشان می‌دهند.
کاربردهای غیرمنتظره سیانید در صنعت
جالب است بدانید که با وجود سمی بودن، انسان‌ها یاد گرفته‌اند که از سیانید به شکل مفیدی استفاده کنند. بزرگ‌ترین استفادهٔ صنعتی سیانید در استخراج طلا و نقره از سنگ معدن است. سیانید می‌تواند با ذرات بسیار ریز طلا پیوند تشکیل دهد و آن را در آب حل کند. سپس طلای حل‌شده را می‌توان به راحتی جدا و خالص کرد. بدون این فرآیند، استخراج بسیاری از معادن طلا مقرون به صرفه نبود.
البته این کار خطرات زیست‌محیطی زیادی دارد و اگر فاضلاب کارخانه‌های استخراج طلا به درستی تصفیه نشود، می‌تواند منجر به فاجعه‌های زیست‌محیطی شود.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر، مسمومیت با دانه‌های سیب بسیار نادر است. دانه‌های سیب در پوشش سخت خود محبوس هستند و معمولاً بدون جویده شدن از دستگاه گوارش عبور می‌کنند. حتی اگر جویده شوند، مقدار آمیگدالین۵ در آن‌ها به قدری کم است که بدن انسان می‌تواند مقادیر کم سیانید تولیدشده را خنثی کند. با این حال، عمداً خوردن مقدار زیادی دانهٔ سیب جویده شده می‌تواند خطرناک باشد.
برخی از حیوانات نشخوارکننده مانند گاوها، باکتری‌های خاصی در معدهٔ خود دارند که توانایی تجزیه و خنثی‌سازی مقادیر کم سیانید را قبل از جذب در جریان خون دارند. این یک مثال عالی از همزیستی و سازگاری در طبیعت است. با این حال، اگر یک گاو به طور ناگهانی مقدار زیادی از این گیاهان را بخورد، باز هم مسموم خواهد شد.
بله، حرارت دادن یکی از مؤثرترین راه‌ها برای کاهش سمیت گیاهان حاوی سیانید است. برای مثال، با پختن صحیح باقلا۲ و دور ریختن آب آن، مقدار زیادی از ترکیبات سمی از بین می‌روند. همین امر در مورد بادام تلخ نیز صادق است که برای تولید روغن بادام، ابتدا حرارت می‌بینند تا سم آن از بین برود.
پاورقی
۱سیانید (Cyanide): دسته‌ای از ترکیبات شیمیایی حاوی گروه عاملی سایانو ($\text{C}\equiv\text{N}$).
۲باقلا (Vicia faba): یک نوع گیاه حبوباتی که دانه‌های آن می‌تواند حاوی پیش‌ماده‌های سیانید باشد.
۳سیانوژن (Cyanogen): یک ترکیب شیمیایی با فرمول $(\text{CN})_2$ که خود می‌تواند به سیانید تجزیه شود.
۴ویسیانین (Vicianin): یک گلیکوزید سیانوژنیک خاص که در باقلا یافت می‌شود.
۵آمیگدالین (Amygdalin): یک گلیکوزید سیانوژنیک که در دانه‌های میوه‌هایی مانند بادام، سیب و زردآلو وجود دارد.
۶دورین (Dhurrin): یک گلیکوزید سیانوژنیک که در گیاه سورغم یافت می‌شود.
۷میتوکندری (Mitochondrion): اندامک داخل سلولی که مسئول تولید انرژی است.
۸آنزیم (Enzyme): یک کاتالیزور زیستی که سرعت واکنش‌های شیمیایی در موجودات زنده را افزایش می‌دهد. سیانید آنزیم سیتوکروم اکسیداز را مهار می‌کند.
۹واکوئل (Vacuole): یک اندامک ذخیره‌سازی در سلول‌های گیاهی.
۱۰سیتوپلاسم (Cytoplasm): مادهٔ ژله‌مانند درون یک سلول که اندامک‌ها در آن شناورند.