Credit imagine: Universitatea din Arizona
Oamenii de știință de la Universitatea din Arizona au descoperit că meteoritele, în special meteoritele de fier, ar fi putut fi critice pentru evoluția vieții pe Pământ.
Cercetările lor arată că meteoritele ar fi putut furniza cu ușurință mai mult fosfor decât se întâmplă în mod natural pe Pământ - suficient fosfor pentru a da naștere biomoleculelor care în cele din urmă s-au reunit în organisme vii, care reproduc.
Fosforul este central pentru viață. Formează coloana vertebrală a ADN-ului și ARN-ului, deoarece conectează bazele genetice ale acestor molecule în lanțuri lungi. Este esențial pentru metabolism, deoarece este legat de combustibilul fundamental al vieții, adenozina trifosfat (ATP), energia care alimentează creșterea și mișcarea. Și fosforul face parte din arhitectura vie? este în fosfolipidele care alcătuiesc pereții celulari și în oasele vertebratelor.
„În ceea ce privește masa, fosforul este al cincilea element biologic cel mai important, după carbon, hidrogen, oxigen și azot”, a declarat Matthew A. Pasek, candidat la doctorat în departamentul de științe planetare al UA și Laboratorul Lunar și Planetar.
Dar, acolo unde viața terestră și-a luat fosforul a fost un mister, a adăugat el.
Fosforul este mult mai rar în natură decât hidrogenul, oxigenul, carbonul și azotul.
Pasek citează studii recente care arată că există aproximativ un atom de fosfor pentru fiecare 2,8 milioane de atomi de hidrogen din cosmos, fiecare 49 de milioane de atomi de hidrogen din oceane și fiecare 203 de atomi de hidrogen în bacterii. În mod similar, există un singur atom de fosfor pentru fiecare 1.400 de atomi de oxigen din cosmos, la fiecare 25 de milioane de atomi de oxigen din oceane și 72 de atomi de oxigen în bacterii. Numerele de atomi de carbon și, respectiv, atomii de azot, per atom de fosfor unic sunt 680 și 230 în cosmos, 974 și 633 în oceane și 116 și 15 în bacterii.
"Deoarece fosforul este mult mai rar în mediu decât în viață, înțelegerea comportamentului fosforului pe Pământul timpuriu dă indicii asupra orginului vieții", a spus Pasek.
Cea mai comună formă terestră a elementului este un mineral numit apatit. Când este amestecat cu apă, apatitul eliberează doar cantități foarte mici de fosfat. Oamenii de știință au încercat încălzirea apatitului la temperaturi ridicate, combinându-l cu diferiți compuși ciudat, super-energici, chiar experimentând compuși fosforici necunoscuți pe Pământ. Această cercetare nu a explicat de unde provine fosforul vieții, a menționat Pasek.
Pasek a început să lucreze cu Dante Lauretta, profesor asistent UA de științe planetare, la ideea că meteoritele sunt sursa fosforului viu al Pământului. Lucrarea a fost inspirată de experimentele anterioare ale Lauretta care au arătat că fosforul a devenit concentrat pe suprafețele metalice care s-au corodat în sistemul solar timpuriu.
„Acest mecanism natural al concentrației de fosfor în prezența unui catalizator organic cunoscut (cum ar fi metalul pe bază de fier) m-a făcut să cred că coroziunea apoasă a mineralelor meteoritice ar putea duce la formarea de biomolecule purtătoare de fosfor importante”, a spus Lauretta.
„Meteoritele au mai multe minerale diferite care conțin fosfor”, a spus Pasek. „Cel mai important, cu care am lucrat cel mai recent, este fosfura de nichel de fier, cunoscută sub numele de schreibersite.”
Schreibersitul este un compus metalic extrem de rar pe Pământ. Dar este omniprezent în meteoriți, în special în meteoritele de fier, care sunt ardei cu boabe de schreibersite sau care sunt pivotate cu vene schreibersite de culoare roz-roz.
În aprilie trecută, Pasek, UA, Virginia Smith și Lauretta, au amestecat schriebersite cu temperatura camerei, apă proaspătă, de ionizată. Apoi au analizat amestecul lichid folosind RMN, rezonanță magnetică nucleară.
„Am văzut o mulțime de compuși de fosfor diferiți”, a spus Pasek. „Una dintre cele mai interesante pe care le-am găsit a fost P2-O7 (doi atomi de fosfor cu șapte atomi de oxigen), una dintre formele de fosfat mai utile biochimic, asemănătoare cu cele din ATP.”
Experimentele anterioare au format P2-07, dar la temperaturi ridicate sau în alte condiții extreme, nu doar prin dizolvarea unui mineral în apa de temperatură a camerei, a spus Pasek.
„Acest lucru ne permite să ne restrângem undeva la originea vieții”, a spus el. „Dacă aveți de gând să aveți viață bazată pe fosfați, probabil că ar fi trebuit să apară în apropierea unei regiuni de apă dulce unde un meteorit ar fi căzut recent. Putem merge atât de departe, poate, ca să spunem că a fost un meteorit de fier. Meteoritele de fier au de la aproximativ 10 până la 100 de ori mai mult schreibersit ca și alți meteoriți.
„Cred că meteoritele au fost critice pentru evoluția vieții din cauza unora dintre minerale, în special compusul P2-07, care este utilizat în ATP, în fotosinteză, în formarea de noi legături fosfat cu organice (compuși care conțin carbon) și în o varietate de alte procese biochimice, a spus Pasek.
„Cred că unul dintre cele mai interesante aspecte ale acestei descoperiri este faptul că meteoritele de fier se formează prin procesul de diferențiere planetesimală”, a spus Lauretta. Adică blocurile de planete, numite planestesmale, formează atât un miez metalic, cât și o manta de silicat. Meteoritele de fier reprezintă miezul metalic, iar alte tipuri de meteoriți, numiți achondriti, reprezintă mantaua.
„Nimeni nu a realizat niciodată că o astfel de etapă critică în evoluția planetară ar putea fi cuplată cu originea vieții”, a adăugat el. „Acest rezultat constrânge unde, în sistemul nostru solar și în altele, ar putea să apară viața. Necesită o centură de asteroizi în care planetesimalele pot crește până la dimensiuni critice? în jur de 500 de kilometri în diametru? și un mecanism pentru a perturba aceste corpuri și a le livra în sistemul solar interior. "
Jupiter conduce livrarea de planetesimale către sistemul nostru solar interior, a spus Lauretta, limitând astfel șansele ca planetele și lunile din sistemul solar exterior să fie furnizate cu formele reactive ale fosforului utilizate de biomoleculele esențiale pentru viața terestră.
Sistemele solare care nu au un obiect de dimensiune Jupiter, care pot perturba asteroizii bogați în minerale către planete terestre, au, de asemenea, perspective slabe de dezvoltare a vieții, a adăugat Lauretta.
Pasek vorbește despre cercetarea de astăzi (24 august) la cea de-a 228-a reuniune națională a Societății Americane de Chimie din Philadelphia. Lucrarea este finanțată de programul NASA, Astrobiologie: exobiologie și biologie evolutivă.
Sursa originală: Comunicat de presă UA
