Esimesed eluvormid Maal vajasid koostisosade pu pu vati olemasolu, kuid üks neist koostisosadest, mineraalfosfor, on teadlasi juba ammu hämmingus. Keegi ei teadnud, kuidas fosforit, ühte kuuest peamisest elu keemilisest elemendist, sai varakult Maal piisavalt, et elu puhkeks.
Nüüd võib teadlastel olla vastus; järved, mis õitsesid varase maa kuivades kohtades, mängisid tõenäoliselt fosforiga varustamisel võtmerolli, kirjutasid teadlased uues uuringus, mis avaldati 30. detsembril ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences.
Leiustus selgitab, kuidas see napp mineraal sai rikkalikuks Maa ürgses supis. Ehk lihtsamalt öeldes aitab see teadlastel mõista, kuidas elu tõenäoliselt tekkis. "50 aasta jooksul on nn fosfaadiprobleem vaevanud elu päritolu uuringuid," ütles Washingtoni ülikooli maa ja kosmoseteaduse teaduse assistent professor Jonathan Toner oma avalduses.
Fosfor on elus ülioluline, kuna me seda tunneme. Mineraal aitab moodustada DNA ja RNA molekulide selgroo; ankurdab lipiide või rasvu, mis eraldavad rakud ümbritsevast keskkonnast; ja aitab pakkuda eluenergiat, toimides põhikomponendina molekulides nagu adenosiintrifosfaat või ATP.
"Fosfaadiprobleemi" uurimiseks uurisid teadlased uues uuringus karbonaadirikkaid järvi, mida leidub kuivas keskkonnas. Need järved, mida nimetatakse ka soodajärvedeks, moodustuvad, kui vesi ümbritsevast maastikust suubub madalrõhkkonda. Aurustamine muudab järvevee soolaseks ja aluseliseks (see tähendab, et sellel on kõrge pH).
Teadlased tegid fosfori mõõtmisi soodajärvedes kogu maailmas, sealhulgas Californias Mono ja Searlesi järvedes, Keenia Magadi järves ja India Lonari järves.
Tooneri ja uuringu kaasuurija, maa ja kosmoseprofessori David Catlingu sõnul oli fosfori kontsentratsioon aastaaegade lõikes erinev, kuid nendes karbonaadirikastes järvedes oli kuni 50 000 korda rohkem fosforit kui merevees, jõgedes ja muud tüüpi järvedes. teadused Washingtoni ülikoolis.
Need kõrged kontsentratsioonid viitasid sellele, et looduslik protsess võimaldas neis järvedes fosforit koguneda, ütlesid teadlased. Järvedega oli keeruline katsetada, kuna neis leidub suurepäraseid loomi, kes mõjutavad iga järve keemilist koostist. Näiteks Aafrika Magadi järves elab kuulus kari flamingoid.
Et mõista, kuidas elutu järv võiks elu tekitada, katsetasid teadlased pudelites karbonaadirikast vett.
Töörühm märkis, et karbonaadisisalduse tõttu on soodajärvedes kõrge fosforitase. Tavaliselt seob järvedes olev kaltsium fosforit, moodustades kaltsiumfosfaadi tahkeid mineraale, mis muudavad nende koostisosade mineraalid eluks kättesaamatuks. Kuid kõrge karbonaaditasemega järvedes konkureerib karbonaat fosfaadiga kaltsiumi sidumisel. Seetõttu on Toneri ja Catlingi tehtud katsete kohaselt osa fosfaadist vees vabalt saadaval.
"See on sirgjooneline idee, mis on selle apellatsioonkaebus," ütles Toner. "See lahendab fosfaadiprobleemi elegantsel ja usutaval viisil."
"See on aastaaeg
Kuival aastaajal võib fosfaatide sisaldus soodajärvedes tõusta, mis tähendab, et nende kehade fosfaaditase võib olla miljon korda kõrgem kui merevees.
"Nende järvede ja tiikide äärmiselt kõrge fosfaaditase oleks ajendanud reaktsioone, mis panid fosforit RNA, valkude ja rasvade molekulaarsetesse ehitusplokkidesse, mis kõik olid vajalikud elu jätkamiseks," ütles Catling avalduses.
Umbes 4 miljardit aastat tagasi oleks Maa varajane süsinikdioksiidirikas õhk aidanud luua selliseid kõrge fosforitasemega järvi, ütlesid teadlased. Põhjus on see, et sageli tekivad karbonaadirikkad järved, kus atmosfääris on kõrge süsinikdioksiidi tase. Lisaks lahustub süsinikdioksiid vees, muutes selle happelisemaks, mis omakorda vabastab kivimitest fosforit.
"Varane Maa oli vulkaaniliselt aktiivne koht, nii et teil oleks olnud palju värsket vulkaanilist kivimit, mis reageeriks süsinikdioksiidiga ja tarniks järvedele karbonaati ja fosforit," ütles Toner. "Maa varakult võinuks võõrustada paljusid karbonaadirikkaid järvi, millel oleks olnud elu alustamiseks piisavalt kõrge fosforikontsentratsioon."
See uuring täiendab veel ühte kahe teadlase 2019. aastal avaldatud paberit, mis näitab, et soodajärved võivad varustada ka rohkesti tsüaniidi - kemikaali, mis on inimestele surmav, kuid mitte primitiivsete mikroobide jaoks. Tsüaniid oleks võinud toetada aminohapete ja nukleotiidide, valkude, DNA ja RNA ehituskivide moodustumist - mis on põhimõtteliselt elu peamised koostisosad, väitsid teadlased.
