Primele forme de viață de pe Pământ aveau nevoie de un platou de pu pu puține ingrediente pentru a exista, dar unul dintre aceste ingrediente, fosforul mineral, i-a nedumerit de mult pe oamenii de știință. Nimeni nu știa cum fosforul, unul dintre cele șase elemente chimice principale ale vieții, a devenit suficient de abundent pe Pământul timpuriu pentru ca viața să izbucnească.
Acum, cercetătorii pot avea răspunsul; lacurile care au prosperat în locurile uscate de pe Pământul timpuriu au jucat probabil un rol cheie în furnizarea de fosfor, au scris cercetătorii într-un nou studiu publicat pe 30 decembrie în revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Concluzia explică modul în care acest mineral rar a devenit abundent în supa primordială a Pământului. Mai bine spus, îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă cum a apărut viața probabil. "De 50 de ani, ceea ce se numește" problema fosfatului ", a plagiat studii despre originea vieții", a declarat co-cercetătorul Jonathan Toner, profesor asistent de cercetare a științelor Pământului și Spațiului la Universitatea din Washington, a declarat într-un comunicat.
Fosforul este crucial pentru viață așa cum îl știm. Mineralul ajută la formarea coloanei vertebrale a moleculelor de ADN și ARN; ancorează lipide sau grăsimi, care separă celulele de mediul din jurul lor; și ajută la furnizarea de energie a vieții, servind ca principală componentă în molecule precum adenozina trifosfat sau ATP.
Pentru a investiga „problema fosfatului”, cercetătorii din noul studiu au analizat lacurile bogate în carbonat, care se găsesc în medii uscate. Aceste lacuri, cunoscute și sub denumirea de lacuri de sodă, se formează atunci când apa din peisajul înconjurător curge într-o depresiune. Evaporarea transformă apoi apa lacului sărată și alcalină (ceea ce înseamnă că are un pH ridicat).
Cercetătorii au efectuat măsurători de fosfor în lacurile de sodă din întreaga lume, inclusiv în lacurile Mono și Searles din California, Lacul Magadi din Kenya și Lacul Lonar din India.
În timp ce concentrațiile de fosfor variau în funcție de sezon, aceste lacuri bogate în carbonat au avut până la 50.000 de ori mai mult fosfor decât se găsește în apa de mare, râuri și alte tipuri de lacuri, potrivit lui Toner și co-cercetătorul David Catling, profesor de Pământ și spațiu științe la Universitatea din Washington.
Aceste concentrații ridicate sugerează că un proces natural a permis acumularea fosforului în aceste lacuri, au spus cercetătorii. Cu toate acestea, a fost greu de experimentat pe lacurile în sine, pentru că găzduiesc o serie splendidă de animale care afectează compoziția chimică a fiecărui lac. Lacul Magadi din Africa, de exemplu, găzduiește o turmă renumită de flameni.
Pentru a înțelege modul în care un lac fără viață ar putea da naștere vieții, cercetătorii au experimentat pe apa bogată în carbonat în sticle.
Echipa a menționat că, din cauza conținutului lor de carbonat, lacurile de sodă au un nivel ridicat de fosfor. În mod normal, calciul din lacuri se leagă de fosfor pentru a face mineralele solide de fosfat de calciu, ceea ce face ca componentele lor minerale să fie inaccesibile pentru viață. Dar în lacurile cu un nivel ridicat de carbonat, carbonatul întrecește fosfatul legându-se de calciu. Drept urmare, o parte din fosfat este disponibilă gratuit în apă, conform experimentelor făcute de Toner și Catling.
"Este o idee simplă, care este apelul ei", a spus Toner. "Rezolvă problema fosfatului într-un mod elegant și plauzibil."
Este sezonul
În timpul anotimpurilor secetoase, nivelurile de fosfați pot crește în lacurile de sodă, ceea ce înseamnă că aceste corpuri pot avea niveluri de fosfați de 1 milion de ori mai mari decât cele din apa de mare.
„Nivelurile extrem de ridicate de fosfați din aceste lacuri și bălți ar fi determinat reacții care au pus fosforul în blocurile moleculare de ARN, proteine și grăsimi, toate acestea fiind necesare pentru a duce viața la viață”, a spus Catling în declarație.
În urmă cu aproximativ 4 miliarde de ani, aerul bogat în dioxid de carbon din Pământ ar fi contribuit la crearea unor astfel de lacuri cu un nivel ridicat de fosfor, au spus cercetătorii. Acest lucru se datorează faptului că lacurile bogate în carbonat adesea se formează acolo unde atmosfera are un nivel ridicat de dioxid de carbon. Mai mult, dioxidul de carbon se dizolvă în apă, ceea ce îl face mai acid, ceea ce la rândul său eliberează fosforul din roci.
„Pământul timpuriu a fost un loc activ vulcanic, așa că ați fi avut o mulțime de roci vulcanice proaspete care reacționează cu dioxid de carbon și furnizați carbonat și fosfor lacurilor”, a spus Toner. "Pământul timpuriu ar fi putut găzdui multe lacuri bogate în carbonat, care ar fi avut concentrații de fosfor suficient de mari pentru a începe viața."
Acest studiu completează o altă lucrare pe care cei doi cercetători au publicat-o în 2019, care arată că lacurile de sodă pot furniza, de asemenea, o cantitate mare de cianură, un produs chimic care este mortal pentru oameni, dar nu și pentru microbi primitivi. Cianura ar fi putut susține formarea aminoacizilor și nucleotidelor, blocurile de proteine, ADN-ul și ARN - în esență, ingredientele cheie ale vieții, au spus cercetătorii.
