Pirmosioms gyvybės formoms Žemėje prireikė pu pu plokštelės ingredientų, tačiau vienas iš tų ingredientų, mineralinis fosforas, seniai sujaukė mokslininkus. Niekas nežinojo, kaip fosforo, vieno iš šešių pagrindinių cheminių gyvybės elementų, ankstyvojoje Žemėje buvo pakankamai daug, kad gyvybė sprogo.
Dabar tyrėjai gali turėti atsakymą; ežerai, kurie klestėjo sausose ankstyvojoje Žemės vietose, greičiausiai vaidino pagrindinį vaidmenį tiekiant fosforą, tyrėjai rašė naujame tyrime, paskelbtame gruodžio 30 d., žurnale „Proceedings of the National Sciences“.
Išvados paaiškina, kaip šis negausus mineralas gausiai pateko į pirmykštę Žemės sriubą. Kalbant aiškiau, tai padeda mokslininkams suprasti, kaip kilo gyvenimas. „Jau 50 metų tai, kas vadinama„ fosfato problema “, yra niokojantys gyvybės kilmės tyrimus“, - pranešime teigė Vašingtono universiteto Žemės ir kosmoso mokslų tyrinėtojų padėjėjas Jonathanas Toneris.
Fosforas yra gyvybiškai svarbus, nes mes jį žinome. Mineralas padeda formuoti DNR ir RNR molekulių pagrindą; įtvirtina lipidus arba riebalus, kurie atskiria ląsteles nuo juos supančios aplinkos; ir padeda suteikti gyvybės energiją, tarnaudamas kaip pagrindinis komponentas molekulėse, tokiose kaip adenozino trifosfatas arba ATP.
Norėdami ištirti „fosfatų problemą“, naujojo tyrimo tyrėjai apžiūrėjo ežerus, kuriuose gausu karbonatų, kurie yra sausoje aplinkoje. Šie ežerai, dar vadinami sodos ežerais, susidaro, kai vanduo iš aplinkinio kraštovaizdžio teka įdubimu. Išgaravęs ežero vanduo tampa sūrus ir šarminis (tai reiškia, kad jo pH yra aukštas).
Tyrėjai atliko fosforo matavimus sodos ežeruose visame pasaulyje, įskaitant Kalifornijos Mono ir Searles ežerus, Kenijos Magadi ežerą ir Indijos Lonar ežerą.
Pasak „Toner“ ir tyrimo bendradarbio Davido Catlingo, žemės ir kosmoso profesoriaus, fosforo koncentracijos priklausomai nuo sezono, kintantys fosforo ežerai turėjo iki 50 000 kartų daugiau fosforo nei yra jūros vandenyje, upėse ir kituose ežeruose. mokslai Vašingtono universitete.
Šios didelės koncentracijos leido manyti, kad natūralus procesas leido fosforui kauptis šiuose ežeruose, teigė tyrėjai. Vis dėlto patiems ežerams buvo sunku eksperimentuoti, nes juose gyvena puikus gyvūnų skaičius, turintis įtakos kiekvieno ežero cheminei sudėčiai. Pavyzdžiui, Afrikos Magadi ežere gyvena garsus flamingų pulkas.
Norėdami suprasti, kaip negyvas ežeras gali sukelti gyvybę, tyrėjai eksperimentavo su vandeniu, kuriame gausu karbonatų buteliuose.
Komanda pažymėjo, kad soda ežeruose yra didelis fosforo kiekis dėl jų karbonatų. Paprastai ežeruose esantis kalcis jungiasi su fosforu, sudarydamas kietus kalcio fosfato mineralus, dėl kurių jų sudėtyje esantys mineralai tampa neprieinami gyvenimui. Tačiau ežeruose, kuriuose yra didelis karbonato kiekis, karbonatas, palyginti su kalciu, yra ne toks didelis kaip fosfatas. Dėl to pagal Toner and Catling eksperimentus dalis fosfato yra laisvai prieinama vandenyje.
„Tai tiesmuki idėja, kuri yra jos apeliacija“, - teigė Toneris. "Tai išsprendžia fosfato problemą elegantiškai ir patikimai."
„Šis sezonas
Sausais metų laikais fosfatų kiekis gali smailėti sodos ežeruose, tai reiškia, kad šių kūnų fosfato koncentracija gali būti milijoną kartų didesnė nei jūros vandenyje.
„Nepaprastai aukštas fosfatų kiekis šiuose ežeruose ir tvenkiniuose būtų paskatinęs reakcijas, kurių metu fosforas patektų į RNR, baltymų ir riebalų molekulinius statybinius blokus - visa tai buvo reikalinga, kad gyvenimas vyktų toliau“, - teigiama Catling pranešime.
Maždaug prieš 4 milijardus metų ankstyvas Žemės anglies dioksido turtingas oras būtų padėjęs sukurti tokius ežerus, kuriuose yra didelis fosforo lygis, teigė tyrėjai. Taip yra todėl, kad ežerai, kuriuose gausu karbonatų, susidaro ten, kur atmosferoje yra aukštas anglies dioksido kiekis. Be to, anglies dioksidas ištirpsta vandenyje, todėl jis tampa rūgštesnis, o tai savo ruožtu iš uolienų išskiria fosforą.
„Ankstyvoji žemė buvo vulkaniškai aktyvi vieta, todėl jūs būtumėte turėjęs daug šviežių vulkaninių uolienų, reaguojančių su anglies dioksidu ir tiekiančių ežerams karbonatą bei fosforą“, - teigė Tononas. "Ankstyvojoje žemėje galėjo būti daugybė ežerų, kuriuose gausu karbonatų, kuriuose būtų buvę pakankamai didelė fosforo koncentracija, kad būtų galima pradėti gyvenimą."
Šis tyrimas papildo dar vieną dokumentą, kurį abu tyrėjai paskelbė 2019 m., Kuris rodo, kad soda ežerai taip pat gali tiekti daug cianido - cheminės medžiagos, kuri yra mirtina žmonėms, bet nėra primityviems mikrobams. Cianidas galėjo palaikyti aminorūgščių ir nukleotidų, baltymų, DNR ir RNR, iš esmės - svarbiausių gyvenimo ingredientų, susidarymą, teigė tyrėjai.
