Kép jóváírása: Arizonai Egyetem
Az arizonai egyetemi tudósok felfedezték, hogy a meteoritok, különösen a vas-meteoritok kritikus fontosságúak lehetnek a Föld életének fejlődésében.
Kutatásaik azt mutatják, hogy a meteoritok könnyen több foszfort szolgáltathattak, mint ahogy a Földön természetesen fordul elő - elegendő foszforral, hogy biomolekulákat képezzenek, amelyek végül élő, replikáló szervezetekké alakulnak.
A foszfor az élet központi eleme. Ez alkotja a DNS és az RNS gerincét, mivel ezeknek a molekuláknak a genetikai alapjait hosszú láncokká köti. Alapvető fontosságú az anyagcseréhez, mivel kapcsolódik az élet alapvető üzemanyagához, az adenozin-trifoszfáthoz (ATP), az energiához, amely növekedést és mozgást hajt végre. És a foszfor az élő építészet része? a foszfolipidek képezik a sejtfalakat és a gerinces csontokban.
"A tömeg szempontjából a foszfor az ötödik legfontosabb biológiai elem a szén, hidrogén, oxigén és nitrogén után" - mondta Matthew A. Pasek, az UA bolygótudományi osztályának, valamint a Hold- és bolygólaboratórium doktori jelöltje.
De ahol rejtett a földi élet foszfor, rejtély volt - tette hozzá.
A foszfor sokkal ritkább természetű, mint a hidrogén, az oxigén, a szén és a nitrogén.
Pasek idézi a közelmúltbeli tanulmányokat, amelyek szerint a kozmoszban minden 2,8 millió hidrogénatomra, körülbelül egy 49 millió hidrogénatomra az óceánokban és minden 203 hidrogénatomra kb. Egy foszfor atom tartozik. Hasonlóképpen, van egy foszforatom minden 1400 oxigénatomra a kozmoszban, minden 25 millió oxigénatomra az óceánokban és 72 oxigénatomra a baktériumokban. Az egy foszforatomonkénti szénatomok és nitrogénatomok száma kozmoszban 680 és 230, az óceánokban 974 és 633, baktériumokban pedig 116 és 15.
"Mivel a foszfor a környezetben sokkal ritkább, mint az életben, a foszfor viselkedésének megértése a korai Földön nyomokat ad az élet kezdetére" - mondta Pasek.
Az elem leggyakoribb földi formája az ásvány, az úgynevezett apatit. Vízzel keverve az apatit csak nagyon kis mennyiségű foszfátot szabadít fel. A tudósok megpróbálták az apatitot magas hőmérsékletre hevíteni, különféle furcsa, szuperenergikus vegyületekkel kombinálva, még a Földön ismeretlen foszforvegyületekkel kísérletezve. Ez a kutatás nem magyarázta meg, honnan származik az életfoszfor - jegyezte meg Pasek.
Pasek azzal a gondolattal kezdett együtt dolgozni Dante Lauretta-val, az Egyesült Arab Emírségek bolygótudományi adjunktusával, hogy a meteoritok a Föld élő foszforának forrásai. A munkát Lauretta korábbi kísérletei ihlette, amelyek kimutatták, hogy a foszfor a korai Naprendszerben korrodálódó fémfelületekre koncentrálódott.
"A foszforkoncentrációnak ez a természetes mechanizmusa ismert szerves katalizátorok (például vas-alapú fém) jelenlétében arra késztette, hogy a meteoritikus ásványok vizes korróziója fontos foszfor-hordozó biomolekulák kialakulásához vezethet" - mondta Lauretta.
„A meteoritoknak több különféle ásványa van, amelyek foszfort tartalmaznak” - mondta Pasek. "A legfontosabb, amivel a legutóbb együtt dolgoztunk, a vas-nikkel-foszfid, az úgynevezett schreibersite."
A Schreibersite egy fémes vegyület, amely rendkívül ritka a Földön. Viszont mindenütt jelen van a meteoritokban, különösen a vas-meteoritokban, amelyeket schreibersite szemcsékkel töltöttek el vagy rózsaszínes színű schreibersite vénákkal borítottak.
Tavaly áprilisban Pasek, az Egyesült Államok egyetemi hallgatója Virginia Smith és a Lauretta keverte a schriebersite-t szobahőmérsékletű, friss, ionmentesített vízzel. Ezután elemezték a folyékony keveréket NMR, magmágneses rezonancia felhasználásával.
"Láttuk, hogy egy egész fordulat különféle foszforvegyületek képződik" - mondta Pasek. "Az egyik legérdekesebb, amelyet találtunk, a P2-O7 (két foszfor atom, hét oxigénatommal), a foszfát egyik biokémiai szempontból hasznosabb formája, hasonló az ATP-hez."
A korábbi kísérletek P2-07-et képeztek, de magas hőmérsékleten vagy más szélsőséges körülmények között, nem csupán az ásványi anyagok szobahőmérsékleti vízben történő feloldásával - mondta Pasek.
"Ez lehetővé teszi számunkra, hogy kissé korlátozzuk az élet eredetének esetét" - mondta. „Ha foszfátalapú életet élsz, akkor ennek valószínűleg egy édesvízi régió közelében kellene történnie, ahol a közelmúltban esett egy meteorit. Találhatunk olyan messzire is, ha azt mondjuk, hogy egy vas meteorit volt. A vas meteoritok körülbelül 10-100-szor annyi schreibersitet tartalmaznak, mint más meteoritok.
„Úgy gondolom, hogy a meteoritok kritikus jelentőségűek voltak az élet fejlődésében néhány ásványi anyag, különösen az ATP-ben használt P2-07 vegyület, amelyet a fotoszintézisben, az új foszfátkötések kialakításában a szerves anyagokkal (széntartalmú vegyületek), valamint a számos más biokémiai eljárás ”- mondta Pasek.
"Úgy gondolom, hogy ennek a felfedezésnek az egyik legizgalmasabb aspektusa az, hogy a vas meteoritok a síkban minimalizálódó folyamatok során alakulnak ki" - mondta Lauretta. Vagyis a bolygók építőelemei, amelyeket síkkéméknek neveznek, fémmagot és szilikátköpenyt képeznek. A meteoritok a fémes magot képviselik, a meteoritok más típusai, úgynevezett achondritek, a köpenyt képviselik.
"Soha senki nem jött rá, hogy a bolygó evolúciójának ilyen kritikus szakaszát összekapcsolhatjuk az élet eredetével" - tette hozzá. „Ez az eredmény korlátozza, ahonnan a naprendszerünkben és másokban az élet származhat. Szükség van egy aszteroida övre, ahol a planetesimals kritikus méretű lehet? körülbelül 500 kilométer átmérőjű? és egy mechanizmus ezeknek a testeknek a megbontására és a belső Naprendszerbe juttatására. "
A Jupiter elõsegíti a síkbeli minták bejutását a belsõ naprendszerünkbe - mondta Lauretta, ezáltal korlátozva annak lehetõségét, hogy a külsõ Naprendszer bolygói és holdjai eljutjanak a szárazföldi élethez nélkülözhetetlen biomolekulák által használt foszfor reaktív formáihoz.
Azoknak a naprendszereknek, amelyekben nincs Jupiter-méretű tárgy, amely zavarhatja az ásványi anyagokban gazdag aszteroidákat a földi bolygók felé, szintén gyenge kilátások vannak az élet kialakulására - tette hozzá Lauretta.
Pasek ma (augusztus 24-én) a kutatásról beszéli a Philadelphiában megrendezésre kerülő 228. Amerikai Vegyész Társaság nemzeti találkozóján. A munkát a NASA Astrobiology: Exobiology and Evolutionary Biology program támogatja.
Eredeti forrás: UA sajtóközlemény
