Οι πρώτες μορφές ζωής στη Γη απαιτούσαν μια πληθώρα συστατικών για ύπαρξη, αλλά ένα από αυτά τα συστατικά, ο ορυκτός φώσφορος, εδώ και καιρό προκαλεί σύγχυση στους επιστήμονες. Κανείς δεν ήξερε πώς ο φωσφόρος, ένα από τα έξι κύρια χημικά στοιχεία της ζωής, έγινε αρκετά άφθονος στην πρώιμη Γη για να ξεσπάσει η ζωή.
Τώρα, οι ερευνητές μπορεί να έχουν την απάντηση. οι λίμνες που αναπτύχθηκαν σε ξηρές τοποθεσίες στην πρώιμη Γη πιθανότατα διαδραμάτισαν καθοριστικό ρόλο στην παροχή φωσφόρου, γράφουν οι ερευνητές σε νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 30 Δεκεμβρίου στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences.
Το εύρημα εξηγεί πώς αυτό το σπάνιο ορυκτό έγινε άφθονο στην πρωτογενή σούπα της Γης. Βάλτε πιο σαφώς, βοηθά τους επιστήμονες να καταλάβουν πώς πιθανότατα προέκυψε η ζωή. "Για 50 χρόνια, αυτό που ονομάζεται« πρόβλημα φωσφορικών αλάτων », μαστίζει μελέτες σχετικά με την προέλευση της ζωής», δήλωσε σε δήλωσή του ο συν-ερευνητής Jonathan Toner, βοηθός καθηγητής της Γης και των διαστημικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον.
Ο φωσφόρος είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή, όπως την ξέρουμε. Το ορυκτό βοηθά στη δημιουργία της ραχοκοκαλιάς των μορίων DNA και RNA. αγκυρώνουν τα λιπίδια ή τα λίπη, τα οποία διαχωρίζουν τα κύτταρα από το περιβάλλον γύρω από αυτά. και βοηθά στην παροχή ενέργειας ζωής, που χρησιμεύει ως το κύριο συστατικό σε μόρια όπως τριφωσφορική αδενοσίνη ή ΑΤΡ.
Για να ερευνήσουμε το "πρόβλημα φωσφορικών αλάτων", οι ερευνητές στη νέα μελέτη εξέτασαν τις λίμνες πλούσιες σε ανθρακικά άλατα, που βρίσκονται σε ξηρά περιβάλλοντα. Αυτές οι λίμνες, επίσης γνωστές ως λίμνες σόδας, σχηματίζουν όταν το νερό από το περιβάλλον τοπίο ρέει σε μια κατάθλιψη. Η εξάτμιση στη συνέχεια μετατρέπει το νερό της λίμνης σε αλμυρό και αλμυρό (δηλαδή έχει υψηλό pH).
Οι ερευνητές πήραν μετρήσεις φωσφόρου σε λίμνες σόδας σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των λιμνών Mono και Searles της Καλιφόρνιας, της λίμνης Magadi της Κένυας και της λίμνης Lonar της Ινδίας.
Ενώ οι συγκεντρώσεις φωσφόρου ποικίλουν ανάλογα με την εποχή, αυτές οι λίμνες πλούσιες σε ανθρακικά άλατα είχαν έως και 50.000 φορές περισσότερο φωσφόρο απ 'ό, τι βρίσκεται στο θαλασσινό νερό, στα ποτάμια και σε άλλους τύπους λιμνών, σύμφωνα με τον Toner και τον συνερευνητή David Catling, καθηγητή Γης και Χώρου επιστήμες στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον.
Αυτές οι υψηλές συγκεντρώσεις υποδεικνύουν ότι μια φυσική διαδικασία επέτρεψε τη συσσώρευση φωσφόρου σε αυτές τις λίμνες, ανέφεραν οι ερευνητές. Ωστόσο, ήταν δύσκολο να πειραματιστούν στις ίδιες τις λίμνες, επειδή φιλοξενούν μια θαυμάσια σειρά ζώων που επηρεάζουν τη χημική σύνθεση κάθε λίμνης. Η λίμνη Magadi της Αφρικής, για παράδειγμα, φιλοξενεί ένα περίφημο κοπάδι φλαμίνγκο.
Για να καταλάβουμε πώς μια άψυχη λίμνη θα μπορούσε να δημιουργήσει τη ζωή, οι ερευνητές πειραματίστηκαν σε πλούσια σε ανθρακικά ύδατα σε μπουκάλια.
Η ομάδα σημείωσε ότι λόγω της περιεκτικότητάς τους σε ανθρακικά άλατα, οι λίμνες σόδας έχουν υψηλά επίπεδα φωσφόρου. Κανονικά, το ασβέστιο στις λίμνες συνδέεται με τον φώσφορο για να παράγει στερεά ορυκτά του φωσφορικού ασβεστίου, που καθιστούν τα μεταλλικά συστατικά τους απρόσιτα στη ζωή. Αλλά στις λίμνες με υψηλά επίπεδα ανθρακικού άλατος, το ανθρακικό άλας εξαφανίζει τα φωσφορικά στη σύνδεση με το ασβέστιο. Ως αποτέλεσμα, μέρος του φωσφορικού άλατος είναι ελεύθερα διαθέσιμο στο νερό, σύμφωνα με πειράματα που έγιναν από τους Toner και Catling.
"Είναι μια απλή ιδέα, η οποία είναι η έκκληση της", δήλωσε ο Toner. "Λύσει το πρόβλημα φωσφορικών αλάτων με έναν κομψό και αληθοφανή τρόπο."
Αυτή είναι η εποχή
Κατά τη διάρκεια των ξηρών περιόδων, τα επίπεδα φωσφορικών αλάτων μπορούν να φτάσουν σε λίμνες σόδας, που σημαίνει ότι αυτά τα σώματα μπορούν να έχουν επίπεδα φωσφορικών 1 εκατομμύριο φορές υψηλότερα από αυτά του θαλασσινού νερού.
"Τα εξαιρετικά υψηλά επίπεδα φωσφορικών αλάτων σε αυτές τις λίμνες και λίμνες θα είχαν προκαλέσει αντιδράσεις που έκαναν τον φώσφορο στα μοριακά δομικά στοιχεία του RNA, πρωτεϊνών και λιπών, τα οποία χρειάστηκαν για να πάρουν ζωή", δήλωσε ο Catling στη δήλωση.
Πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, ο πλούσιος σε διοξείδιο του άνθρακα πρώιμος χώρος της Γης θα είχε βοηθήσει στην δημιουργία τέτοιων λιμνών με υψηλά επίπεδα φωσφόρου, ανέφεραν οι ερευνητές. Αυτό συμβαίνει επειδή οι πλούσιες σε ανθρακικά λίμνες συχνά σχηματίζουν όπου οι ατμόσφαιρες έχουν υψηλά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται στο νερό, καθιστώντας το πιο όξινο, το οποίο με τη σειρά του απελευθερώνει φωσφόρο από βράχους.
"Η πρώιμη Γη ήταν ένα ηφαιστειακά ενεργό μέρος, έτσι θα είχατε πολλά φρέσκα ηφαιστειακά πετρώματα αντιδρώντας με διοξείδιο του άνθρακα και παρέχοντας ανθρακικά και φωσφόρο στις λίμνες", δήλωσε ο Toner. "Η πρώιμη Γη θα μπορούσε να φιλοξένησε πολλές λίμνες πλούσιες σε ανθρακικά άλατα, που θα είχαν συγκεντρώσει αρκετές συγκεντρώσεις φωσφόρου για να ξεκινήσει η ζωή".
Αυτή η μελέτη συμπληρώνει μια άλλη μελέτη που δημοσίευσαν οι δύο ερευνητές το 2019, η οποία δείχνει ότι οι λίμνες σόδας μπορούν επίσης να παράσχουν άφθονο κυάνιο, χημικό που είναι θανατηφόρο για τον άνθρωπο, αλλά όχι για πρωτόγονα μικρόβια. Το κυάνιο θα μπορούσε να υποστηρίξει τον σχηματισμό αμινοξέων και νουκλεοτιδίων, τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών, το DNA και το RNA - ουσιαστικά, τα βασικά συστατικά της ζωής, ανέφεραν οι ερευνητές.
