Az első életformáknak a Földön az összetevők pu-táljára volt szükségük, de az egyik ilyen alkotóelem, az ásványi foszfor, régóta zavarba ejtik a tudósokat. Senki sem tudta, hogy a foszfor, az élet hat fő kémiai elemének egyike, elegendő mennyiségűvé vált a korai Földön, hogy az élet kitörjön.
Most a kutatók megkaphatják a választ; a korai Föld száraz helyeken virágzó tavak valószínűleg kulcsszerepet játszottak a foszfor szállításában, írták a kutatók egy új tanulmányban, amelyet december 30-án tettek közzé a Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában.
A lelet elmagyarázza, hogy ez a ritka ásvány hogyan vált gazdagvá a Föld ősi levesében. Világosabban fogalmazva, ez segít a tudósoknak megérteni az élet valószínűségét. "50 éven keresztül az úgynevezett" foszfátprobléma "az élet eredetét vizsgálta." - nyilatkozta Jonathan Toner, a washingtoni egyetem Föld- és űrtudományi kutatási asszisztensének kutatási társ kutatója.
A foszfor kulcsfontosságú az életben, mivel azt tudjuk. Az ásvány segít a DNS és az RNS molekulák gerincének kialakításában; rögzíti a lipideket vagy zsírokat, amelyek elválasztják a sejteket a körülvevő környezettől; és segít az életenergia biztosításában, amely a molekulák, mint az adenozin-trifoszfát vagy az ATP, fő alkotóeleme.
A „foszfátprobléma” vizsgálatához az új tanulmány kutatói karbonátban gazdag tagokat vizsgáltak, amelyek száraz környezetben találhatók. Ezek a tavak, más néven szóda tavak, akkor alakulnak ki, amikor a környező tájból származó víz depresszióba áramlik. Az elpárologtatás ezután a tóvíz sós és lúgossá válik (azaz magas a pH-ja).
A kutatók foszfor-méréseket végeztek a szódatavakban az egész világon, ideértve a kaliforniai Mono- és Searles-tavakat, Kenya Magadi-tóját és India Lonar-tóját.
Toner és David Catling, a föld és az űr professzora, professzor tanulmánya szerint, míg a foszfor koncentrációja évszakonként változik, ezekben a karbonátban gazdag tavakban akár 50 000-szer több foszfor volt, mint a tengervízben, a folyókban és más típusú tavakban. tudományok a washingtoni egyetemen.
Ezek a magas koncentrációk azt sugallták, hogy egy természetes folyamat lehetővé tette a foszfor felhalmozódását ezekben a tavakban. Magukon a tavakon azonban nehéz volt kísérletezni, mivel ezek csodálatos állatokkal rendelkeznek, amelyek befolyásolják az egyes tavak kémiai összetételét. Az afrikai Magadi-tó például egy híres flamingóállomány ad otthont.
Annak megértése érdekében, hogy egy élettelen tó élethez vezethet, a kutatók kísérleteztek palackokban gazdag vízben.
A csoport megjegyezte, hogy karbonáttartalmuk miatt a szóda tavak magas foszforszinttel rendelkeznek. A tavakban található kalcium általában kötődik a foszforhoz, hogy szilárd ásványi anyagokat készítsen a kalcium-foszfátból, amelyek alkotó ásványaikat hozzáférhetetlenné teszik az élethez. A magas karbonáttartalmú tavakban azonban a karbonát a foszfáttal szemben kompetitív módon kötődik a kalciumhoz. Ennek eredményeként a Toner and Catling kísérletei szerint a foszfát egy része szabadon elérhető a vízben.
"Ez egy egyértelmű ötlet, amely vonzereje" - mondta Toner. "Elegánsan és megbízhatóan oldja meg a foszfát problémát."
- Ez a szezon
A száraz évszakokban a foszfátszintek megnövekedhetnek a nátrium-tavakban, vagyis ezeknek a testnek a foszfátszintje egymilliószor magasabb lehet, mint a tengervízben.
"A rendkívül magas foszfáttartalom ezekben a tavakban és tavakban olyan reakciókat válthatott ki, amelyek a foszfort az RNS, a fehérjék és a zsírok molekuláris építőelemeibe helyezték, amelyek mindegyikéhez szüksége volt az élet folytatásához" - mondta Catling nyilatkozatában.
Körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt a korai Föld szén-dioxidban gazdag levegője hozzájárult volna a magas foszforszintű tavak létrehozásához - mondta a kutatók. Ennek oka az, hogy a karbonátban gazdag tavak gyakran képződnek, ahol a légkörben magas a szén-dioxid szint. Ezenkívül a szén-dioxid feloldódik a vízben, savassá teszi, amely viszont felszabadítja a kőzetek foszforát.
"A korai Föld vulkanikusan aktív hely volt, tehát sok friss vulkanikus kőzete reagálna szén-dioxiddal, és karbonátot és foszfort szállítana a tavakhoz" - mondta Toner. "A korai Föld sok karbonátban gazdag tavat tartalmazhatott volna, amelyeknek elegendő foszforkoncentrációja volt az élet megkezdéséhez."
Ez a tanulmány kiegészíti egy másik tanulmányt, amelyet a két kutató 2019-ben publikált, amely kimutatja, hogy a szódatavak bőséges cianidot is szolgáltathatnak - ez egy olyan vegyszer, amely halálos az emberekre, de nem az primitív mikrobák számára. A cianid elősegíthette az aminosavak és nukleotidok, a fehérjék, a DNS és az RNS építőelemeinek képződését - lényegében az élet legfontosabb alkotóelemei - mondták a kutatók.
