Prvé formy života na Zemi potrebovali existenciu pu puter ingrediencií, ale jedna z týchto zložiek, minerálny fosfor, má už dávno zmätených vedcov. Nikto nevedel, ako sa fosfor, jeden zo šiestich hlavných chemických prvkov života, stal na Zemi dostatočne bohatý na to, aby život vytrhol.
Teraz môžu mať vedci odpoveď; Jazerá, ktoré prekvitali v suchých lokalitách na začiatku Zeme, pravdepodobne zohrávali kľúčovú úlohu pri zásobovaní fosforom.
Nález vysvetľuje, ako sa tento vzácny minerál stal hojným v prvotnej polievke Zeme. Zjednodušene povedané, pomáha vedcom pochopiť, ako pravdepodobne nastal život. „50 rokov, čo sa nazýva„ problém s fosfátmi “, trápia štúdie o pôvode života,“ uviedol vo svojom vyhlásení spoluřešiteľ štúdie Jonathan Toner, výskumný odborník na Zemi a vesmírne vedy na University of Washington.
Fosfor je pre život kľúčový, ako ho poznáme. Minerál pomáha tvoriť kostru molekúl DNA a RNA; kotvia lipidy alebo tuky, ktoré oddeľujú bunky od prostredia okolo nich; a pomáha dodávať životnú energiu a slúži ako hlavná zložka molekúl, ako je adenozíntrifosfát alebo ATP.
Vedci v novej štúdii skúmali „problém s fosfátmi“ a skúmali jazerá bohaté na uhličitany, ktoré sa nachádzajú v suchom prostredí. Tieto jazerá, známe tiež ako sóda, vznikajú, keď voda z okolitej krajiny tečie do depresie. Odparením sa z jazera stane slaná a zásaditá voda (čo znamená, že má vysoké pH).
Vedci vykonali merania fosforu v sódových jazerách po celom svete, vrátane kalifornských jazier Mono a Searles, kenského jazera Magadi a indického jazera Lonar.
Zatiaľ čo koncentrácie fosforu sa líšili v závislosti od ročného obdobia, tieto jazerá bohaté na uhličitany mali až 50 000-krát viac fosforu, ako sa vyskytuje v morskej vode, riekach a iných typoch jazier. Podľa Tonera a spoluřešiteľa štúdie Davida Catlinga, profesora Zem a vesmír vedy na University of Washington.
Tieto vysoké koncentrácie naznačujú, že prírodný proces umožnil akumuláciu fosforu v týchto jazerách. Bolo však ťažké experimentovať na samotných jazerách, pretože sú hostiteľom veľkého množstva zvierat, ktoré ovplyvňujú chemické zloženie každého jazera. Napríklad africké jazero Magadi je domovom slávneho stáda plameniakov.
Vedci experimentovali na vode bohatej na uhličitany vo fľašiach, aby pochopili, ako by mohlo oživiť jazero.
Tím poznamenal, že kvôli obsahu uhličitanov majú sodné jazerá vysoké hladiny fosforu. Normálne sa vápnik v jazerách viaže na fosfor, čím vytvára pevné minerály fosforečnanu vápenatého, čo spôsobuje, že ich základné minerály sú neprístupné pre život. Ale v jazerách s vysokou hladinou uhličitanu uhličitan predáva fosfát vo väzbe na vápnik. Výsledkom je, že fosfát je podľa experimentov Tonera a Catlinga vo vode voľne dostupný.
„Je to priamočiary nápad, čo je jeho príťažlivosť,“ povedal Toner. „Rieši problém fosfátov elegantným a hodnoverným spôsobom.“
Je to sezóna
Počas suchého obdobia môžu hladiny fosforečnanov v sódových jazerách stúpať, čo znamená, že tieto orgány môžu mať hladinu fosfátov miliónkrát vyššiu ako hladina v morskej vode.
„Extrémne vysoké hladiny fosfátov v týchto jazerách a rybníkoch by viedli k reakciám, pri ktorých sa fosfor dostáva do molekulárnych stavebných blokov RNA, proteínov a tukov, ktoré boli všetky potrebné na to, aby sa život stal životným,“ uviedol Catling vo vyhlásení.
Pred asi 4 miliardami rokov by počiatočný vzduch bohatý na oxid uhličitý pomohol vytvoriť také jazerá s vysokou hladinou fosforu, uviedli vedci. Je to preto, že jazerá bohaté na uhličitany sa často vytvárajú tam, kde atmosféra má vysoké hladiny oxidu uhličitého. Ďalej sa oxid uhličitý rozpustí vo vode, čím sa stáva kyslejším, čo uvoľňuje fosfor z hornín.
„Raná Zem bola sopečne aktívnym miestom, takže by ste mali veľa čerstvých vulkanických hornín reagujúcich s oxidom uhličitým a dodávajúcich uhličitan a fosfor do jazier,“ povedal Toner. „Na začiatku Zeme sa mohlo hostiť mnoho jazier bohatých na uhličitany, ktoré by mali dosť vysokej koncentrácie fosforu na to, aby sa začal život.“
Táto štúdia dopĺňa ďalší dokument, ktorý uverejnili dvaja vedci v roku 2019 a ktorý ukazuje, že jazierka na sódy môžu tiež dodávať dostatok kyanidu, chemikálie, ktorá je smrteľná pre ľudí, ale nie pre primitívne mikróby. Vedci tvrdia, že kyanid môže podporovať tvorbu aminokyselín a nukleotidov, stavebných blokov proteínov, DNA a RNA - v podstate sú kľúčovými zložkami života.
