Pildikrediit: Arizona ülikool
Arizona ülikooli teadlased on avastanud, et meteoriidid, eriti raudmeteoriidid, võivad olla kriitilised Maa elu kujunemisel.
Nende uuringud näitavad, et meteoriidid võisid kergesti anda rohkem fosforit kui Maa peal looduslikult - fosforit on piisavalt, et tekiks biomolekulid, mis lõpuks kogunevad elusateks, paljunevateks organismideks.
Fosfor on elu keskne. See moodustab DNA ja RNA selgroo, kuna ühendab nende molekulide geneetilised alused pikkadeks ahelateks. See on ainevahetuse jaoks ülioluline, kuna see on seotud elu põhilise kütuse, adenosiintrifosfaadiga (ATP), energiaga, mis annab jõudu kasvule ja liikumisele. Ja fosfor on osa elavast arhitektuurist? see on fosfolipiidides, mis moodustavad rakuseinad ja selgroogsete luudes.
"Massi osas on fosfor tähtsuselt viies bioloogiline element süsiniku, vesiniku, hapniku ja lämmastiku järel," ütles UA planeediteaduste osakonna ning Kuu ja planeedi laboratooriumi doktorant Matthew A. Pasek.
Kuid see, kus maapealne elu oma fosfori sai, on olnud mõistatus, lisas ta.
Fosfor on looduses palju haruldasem kui vesinik, hapnik, süsinik ja lämmastik.
Pasek tsiteerib hiljutisi uuringuid, mis näitavad, et kosmoses on iga 2,8 miljoni vesinikuaatomi, ookeanides iga 49 miljoni vesinikuaatomi ja bakterite iga 203 vesinikuaatomi kohta umbes üks fosforiaatom. Sarnaselt on kosmoses üks 1400 hapnikuaatomit, ookeanides iga 25 miljonit hapnikuaatomit ja bakterites 72 hapnikuaatomit. Süsinikuaatomite ja lämmastikuaatomite arv ühe fosforiaatomi kohta on vastavalt 680 ja 230 kosmoses, 974 ja 633 ookeanides ning 116 ja 15 bakterites.
"Kuna fosfor on keskkonnas palju haruldasem kui elus, annab fosfori käitumise mõistmine varakult Maale vihjeid elu algusele," sõnas Pasek.
Elemendi kõige levinum maapealne vorm on mineraal, mida nimetatakse apatiidiks. Veega segamisel vabastab apatiit ainult väga väikestes kogustes fosfaati. Teadlased on proovinud apatiiti kuumutada kõrge temperatuurini, kombineerides seda erinevate kummaliste ülienergiliste ühenditega, katsetades isegi Maal tundmatute fosforühenditega. See uurimus ei ole selgitanud, kust pärineb elu fosfor, märkis Pasek.
Pasek alustas koostööd AÜ planeediteaduste abiprofessori Dante Laurettaga mõttega, et meteoriidid on Maa elusfosfori allikad. Teos oli inspireeritud Lauretta varasematest katsetustest, mis näitasid, et fosfor kontsentreerus varase päikesesüsteemi korrodeerunud metallpindadele.
"See looduslik fosfori kontsentratsiooni mehhanism teadaoleva orgaanilise katalüsaatori (näiteks raudpõhise metalli) juuresolekul pani mind mõtlema, et meteoriitiliste mineraalide vesine korrosioon võib viia oluliste fosforit kandvate biomolekulide moodustumiseni," ütles Lauretta.
“Meteoriitidel on mitmeid erinevaid mineraale, mis sisaldavad fosforit,” sõnas Pasek. "Kõige olulisem, millega oleme viimasel ajal koos töötanud, on raud-nikkelfosfiid, mida tuntakse kui schreibersite."
Schreibersite on metalliline ühend, mis on Maa peal äärmiselt haruldane. Kuid see on üldlevinud meteoriitides, eriti raudmeteoriitides, mida on šreibersiitide teradega pakendatud või roosakasvärviliste šreibersiitveenidega lõhestatud.
Eelmise aasta aprillis seadsid Pasek, AÜ bakalaureuseõppe Virginia Smith ja Lauretta segi schriebersite toatemperatuuril värske, deioniseeritud veega. Seejärel analüüsisid nad vedelat segu, kasutades tuumamagnetresonantsi NMR abil.
"Nägime, et moodustus terve hulk erinevaid fosforiühendeid," sõnas Pasek. "Üks kõige huvitavamaid, mille leidsime, oli P2-O7 (kaks seitsme hapnikuaatomiga fosfori aatomit), mis on üks biokeemiliselt kasulikumaid fosfaadi vorme, mis on sarnane ATP-s leiduvaga."
Varasemad katsed on moodustanud P2-07, kuid kõrgel temperatuuril või muudes ekstreemsetes tingimustes, mitte lihtsalt mineraali lahustamisega toatemperatuurilises vees, ütles Pasek.
"See võimaldab meil mõneti piirata seda, kus elu päritolu võis olla," ütles ta. „Kui teil on elu fosfaatide alusel, oleks see tõenäoliselt pidanud toimuma mageveepiirkonna lähedal, kuhu hiljuti oli langenud meteoriit. Me võime minna nii kaugele, võib-olla, kui öelda, et see oli raudmeteoriit. Raudmeteoriitidel on umbes 10–100 korda rohkem skreibersiite kui teistel meteoriitidel.
„Ma arvan, et meteoriidid olid elu arengu seisukohalt kriitilise tähtsusega mõnede mineraalide, eriti PTP-07 ühendi, mida kasutatakse ATP-s, fotosünteesis, orgaaniliste orgaaniliste ühenditega (süsinikku sisaldavad ühendid) moodustades ja mitmesuguseid muid biokeemilisi protsesse, ”sõnas Pasek.
"Ma arvan, et selle avastuse üks põnevamaid aspekte on asjaolu, et raua meteoriidid tekivad tasapinnalise diferentseerumise käigus," ütles Lauretta. See tähendab, et planeetide ehitusplokid, mida nimetatakse planestesmaliteks, moodustavad nii metallilise südamiku kui ka silikaatvoo. Raudmeteoriidid tähistavad metallist südamikku ja muud tüüpi meteoriidid, mida nimetatakse akondriitideks, tähistavad vahevöö.
"Keegi ei saanud kunagi aru, et planeedi evolutsiooni sellist kriitilist etappi saab seostada elu päritoluga," lisas ta. „See tulemus piirab seda, kust meie päikesesüsteemis ja muudes elu võiks pärineda. See nõuab asteroidivööd, kus planeesimimulaadid võivad kasvada kriitiliseks suuruseks? umbes 500 kilomeetri läbimõõduga? ja mehhanism nende kehade häirimiseks ja sisemise päikesesüsteemi viimiseks. ”
Lauretta ütles, et Jupiter juhib meie sisemisse Päikesesüsteemi lennukipiltide edastamist, piirates sellega võimalust, et Päikesesüsteemi välimistele planeetidele ja kuudele antakse maapealse elu jaoks olulistes biomolekulides kasutatav fosfori reaktiivne vorm.
Päikesesüsteemidel, millel puudub Jupiteri suurune objekt, mis võib mineraalirikkaid asteroide maapealsete planeetide poole häirida, on ka elu arenemise väljavaated, lisas Lauretta.
Pasek räägib täna (24. august) Ameerika Ühendriikide keemiaühingu 228. riiklikul koosolekul Philadelphias uurimistööst. Tööd rahastab NASA programm Astrobioloogia: eksobioloogia ja evolutsioonibioloogia.
Algne allikas: UA pressiteade
