Πιστωτική εικόνα: Πανεπιστήμιο της Αριζόνα
Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Αριζόνα ανακάλυψαν ότι οι μετεωρίτες, ιδίως οι μετεωρίτες σιδήρου, μπορεί να ήταν κρίσιμοι για την εξέλιξη της ζωής στη Γη.
Η έρευνά τους δείχνει ότι οι μετεωρίτες θα μπορούσαν εύκολα να έχουν παράσχει περισσότερο φωσφόρο από ό, τι συμβαίνει φυσικά στη Γη - αρκετό φωσφόρο για να δημιουργήσει βιομόρια που τελικά συγκεντρώθηκαν σε ζωντανούς, αντιγράφοντας οργανισμούς.
Ο φωσφόρος είναι κεντρικός για τη ζωή. Σχηματίζει τη ραχοκοκαλιά του DNA και του RNA επειδή συνδέει τις γενετικές βάσεις αυτών των μορίων σε μεγάλες αλυσίδες. Είναι ζωτικής σημασίας για το μεταβολισμό, επειδή συνδέεται με το βασικό καύσιμο της ζωής, την τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP), την ενέργεια που ενισχύει την ανάπτυξη και την κίνηση. Και ο φωσφόρος είναι μέρος της ζωντανής αρχιτεκτονικής; Είναι στα φωσφολιπίδια που αποτελούν τα κυτταρικά τοιχώματα και στα οστά των σπονδυλωτών.
«Όσον αφορά τη μάζα, ο φώσφορος είναι το πέμπτο σημαντικότερο βιολογικό στοιχείο, μετά τον άνθρακα, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο», δήλωσε ο Μάθιου Α. Πασέκ, υποψήφιος διδακτορικός στο τμήμα πλανητικών επιστημών της UA και σεληνιακό και πλανητικό εργαστήριο.
Αλλά όπου η επίγεια ζωή πήρε τον φωσφόρο της, υπήρξε ένα μυστήριο, πρόσθεσε.
Ο φωσφόρος είναι πολύ πιο σπάνιος στη φύση από ό, τι το υδρογόνο, το οξυγόνο, ο άνθρακας και το άζωτο.
Ο Pasek αναφέρει πρόσφατες μελέτες που δείχνουν ότι υπάρχει περίπου ένα άτομο φωσφόρου για κάθε 2,8 εκατομμύρια άτομα υδρογόνου στον κόσμο, κάθε 49 εκατομμύρια άτομα υδρογόνου στους ωκεανούς και κάθε 203 άτομα υδρογόνου στα βακτήρια. Παρομοίως, υπάρχει ένα μόνο άτομο φωσφόρου για κάθε 1.400 άτομα οξυγόνου στον κόσμο, κάθε 25 εκατομμύρια άτομα οξυγόνου στους ωκεανούς και 72 άτομα οξυγόνου στα βακτήρια. Οι αριθμοί για άτομα άνθρακα και άτομα αζώτου, αντίστοιχα, ανά άτομο φωσφόρου είναι 680 και 230 στον Κόσμο, 974 και 633 στους ωκεανούς και 116 και 15 σε βακτήρια.
«Επειδή ο φωσφόρος είναι πολύ πιο σπάνιος στο περιβάλλον από ό, τι στη ζωή, η κατανόηση της συμπεριφοράς του φωσφόρου στην πρώιμη Γη δίνει ενδείξεις για την αρχική ζωή», δήλωσε ο Pasek.
Η πιο κοινή επίγεια μορφή του στοιχείου είναι ένα ορυκτό που ονομάζεται απατίτης. Όταν αναμιγνύεται με νερό, ο απατίτης απελευθερώνει πολύ μικρές ποσότητες φωσφορικών. Οι επιστήμονες έχουν δοκιμάσει τη θέρμανση του απατίτη σε υψηλές θερμοκρασίες, συνδυάζοντάς το με διάφορες παράξενες, υπερ-ενεργητικές ενώσεις, ακόμη και πειραματίζονται με φωσφορώδεις ενώσεις άγνωστες στη Γη. Αυτή η έρευνα δεν εξήγησε από πού προέρχεται ο φωσφόρος της ζωής, σημείωσε ο Pasek.
Ο Pasek άρχισε να συνεργάζεται με τον Dante Lauretta, βοηθό καθηγητή των πλανητικών επιστημών, για την ιδέα ότι οι μετεωρίτες είναι η πηγή του φωσφόρου της γης. Το έργο εμπνεύστηκε από τα προηγούμενα πειράματα της Lauretta που έδειξαν ότι ο φωσφόρος συγκεντρώθηκε σε μεταλλικές επιφάνειες που διαβρώθηκαν στο πρώιμο ηλιακό σύστημα.
«Αυτός ο φυσικός μηχανισμός συγκέντρωσης φωσφόρου παρουσία ενός γνωστού οργανικού καταλύτη (όπως το μέταλλο με βάση το σίδηρο) με έκανε να σκεφτώ ότι η υδατική διάβρωση των μετεωριτικών ορυκτών θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχηματισμό σημαντικών βιομορίων που φέρουν φωσφόρο», δήλωσε η Lauretta.
«Οι μετεωρίτες έχουν πολλά διαφορετικά μέταλλα που περιέχουν φωσφόρο», δήλωσε ο Πασέκ. "Το πιο σημαντικό, με το οποίο συνεργαστήκαμε πιο πρόσφατα, είναι το φωσφίδιο σιδήρου-νικελίου, γνωστό ως schreibersite."
Το Schreibersite είναι μια μεταλλική ένωση που είναι εξαιρετικά σπάνια στη Γη. Αλλά είναι πανταχού παρούσα στους μετεωρίτες, ειδικά στους μετεωρίτες του σιδήρου, οι οποίοι είναι πιεσμένοι με κόκκους σρειβερσίτη ή κοσκινίζονται με φλέβες σκριβρισίτη ροζ χρώματος.
Τον περασμένο Απρίλιο, οι Pasek, UA προπτυχιακοί Virginia Smith και Lauretta ανάμιξαν Schriebersite με θερμοκρασία δωματίου, φρέσκο, απιονισμένο νερό. Στη συνέχεια ανέλυσαν το υγρό μείγμα χρησιμοποιώντας NMR, πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό.
«Είδαμε ένα πλήθος διαφορετικών ενώσεων φωσφόρου να σχηματίζονται», δήλωσε ο Pasek. "Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα που βρήκαμε ήταν το P2-O7 (δύο άτομα φωσφόρου με επτά άτομα οξυγόνου), μία από τις πιο βιοχημικά χρήσιμες μορφές φωσφορικών, παρόμοια με αυτό που βρίσκεται στο ATP."
Προηγούμενα πειράματα έχουν σχηματίσει P2-07, αλλά σε υψηλή θερμοκρασία ή υπό άλλες ακραίες συνθήκες, όχι μόνο με τη διάλυση ενός ορυκτού σε νερό σε θερμοκρασία δωματίου, δήλωσε ο Pasek.
«Αυτό μας επιτρέπει να περιορίσουμε κάπως πού μπορεί να έχει συμβεί η προέλευση της ζωής», είπε. «Εάν πρόκειται να έχετε ζωή με βάση τα φωσφορικά άλατα, πιθανότατα θα έπρεπε να συμβεί κοντά σε μια περιοχή γλυκού νερού όπου είχε πέσει πρόσφατα ένας μετεωρίτης. Μπορούμε να φτάσουμε μέχρι τώρα, ίσως, για να πούμε ότι ήταν ένας μετεωρίτης σιδήρου. Οι μετεωρίτες σιδήρου έχουν από περίπου 10 έως 100 φορές περισσότερο σχρεβιρίτη από τους μετεωρίτες.
«Νομίζω ότι οι μετεωρίτες ήταν κρίσιμοι για την εξέλιξη της ζωής λόγω ορισμένων από τα ορυκτά, ειδικά την ένωση P2-07, η οποία χρησιμοποιείται στο ATP, στη φωτοσύνθεση, στο σχηματισμό νέων φωσφορικών δεσμών με οργανικά (ενώσεις που περιέχουν άνθρακα) και μια ποικιλία άλλων βιοχημικών διεργασιών », δήλωσε ο Pasek.
«Νομίζω ότι μία από τις πιο συναρπαστικές πτυχές αυτής της ανακάλυψης είναι το γεγονός ότι οι μετεωρίτες σιδήρου σχηματίζονται με τη διαδικασία της διαφοροποίησης των πλανητικών ψηφίων», δήλωσε η Lauretta. Δηλαδή, τα δομικά στοιχεία των πλανητών, που ονομάζονται πλανήτες, σχηματίζουν τόσο έναν μεταλλικό πυρήνα όσο και έναν πυριτικό μανδύα. Οι μετεωρίτες σιδήρου αντιπροσωπεύουν τον μεταλλικό πυρήνα, και άλλοι τύποι μετεωριτών, που ονομάζονται αχονδρίτες, αντιπροσωπεύουν το μανδύα.
«Κανείς δεν συνειδητοποίησε ποτέ ότι ένα τόσο κρίσιμο στάδιο στην πλανητική εξέλιξη θα μπορούσε να συνδεθεί με την προέλευση της ζωής», πρόσθεσε. «Αυτό το αποτέλεσμα περιορίζει όπου, στο ηλιακό μας σύστημα και σε άλλους, η ζωή θα μπορούσε να προέρχεται. Απαιτείται ένας αστεροειδής ιμάντας όπου τα πλανητικά πλάσματα μπορούν να αναπτυχθούν σε κρίσιμο μέγεθος; περίπου 500 χιλιόμετρα σε διάμετρο; και έναν μηχανισμό για να διαταράξουν αυτά τα σώματα και να τα παραδώσουν στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα. "
Ο Δίας οδηγεί την παράδοση πλανητών στο εσωτερικό μας ηλιακό σύστημα, είπε η Lauretta, περιορίζοντας έτσι τις πιθανότητες να τροφοδοτηθούν πλανήτες και φεγγάρια εξωτερικού ηλιακού συστήματος με τις αντιδραστικές μορφές φωσφόρου που χρησιμοποιούνται από βιομόρια απαραίτητα για την επίγεια ζωή.
Τα ηλιακά συστήματα που στερούνται αντικειμένου μεγέθους Δία που μπορούν να διαταράξουν τους αστεροειδείς πλούσιους σε ορυκτά προς τα μέσα στους χερσαίους πλανήτες έχουν επίσης χαμηλές προοπτικές για την ανάπτυξη της ζωής, πρόσθεσε η Lauretta.
Ο Pasek μιλά για την έρευνα σήμερα (24 Αυγούστου) στην 228η εθνική συνάντηση της American Chemical Society στη Φιλαδέλφεια. Το έργο χρηματοδοτείται από το πρόγραμμα της NASA, Astrobiology: Exobiology and Evolutionary Biology.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων UA
