Obrazový kredit: University of Arizona
Vedci z University of Arizona zistili, že meteority, najmä železné meteority, mohli byť kritické pre vývoj života na Zemi.
Ich výskum ukazuje, že meteority mohli ľahko poskytnúť viac fosforu, ako sa prirodzene vyskytuje na Zemi - dostatok fosforu, aby vznikli biomolekuly, ktoré sa nakoniec zhromaždili v živé, množiace sa organizmy.
Fosfor je životne dôležitý. Tvorí kostru DNA a RNA, pretože spája genetické základy týchto molekúl do dlhých reťazcov. Je nevyhnutný pre metabolizmus, pretože je spojený so životným základným palivom, adenozíntrifosfátom (ATP), energiou, ktorá poháňa rast a pohyb. A fosfor je súčasťou živej architektúry? sú to vo fosfolipidoch, ktoré tvoria bunkové steny a kosti stavovcov.
„Z hľadiska hmotnosti je fosfor piatym najdôležitejším biologickým prvkom po uhlíkoch, vodíkoch, kyslíku a dusíku,“ uviedol Matthew A. Pasek, doktorand na oddelení planetárnych vied UA a Lunárnom a planetárnom laboratóriu.
Ale tam, kde pozemský život získal svoj fosfor, bolo tajomstvo, dodal.
Fosfor je v prírode omnoho zriedkavejší ako vodík, kyslík, uhlík a dusík.
Pasek cituje nedávne štúdie, ktoré ukazujú, že približne jeden atóm fosforu na každých 2,8 milióna atómov vodíka vo vesmíre, každých 49 miliónov atómov vodíka v oceánoch a každých 203 atómov vodíka v baktériách. Podobne je tu jeden atóm fosforu na každých 1 400 atómov kyslíka vo vesmíre, každých 25 miliónov atómov kyslíka v oceánoch a 72 atómov kyslíka v baktériách. Čísla pre atómy uhlíka a atómy dusíka na jeden atóm fosforu sú 680 a 230 vo vesmíre, 974 a 633 v oceánoch a 116 a 15 v baktériách.
"Pretože fosfor je v prostredí oveľa zriedkavejší ako v živote, pochopenie správania fosforu na začiatku Zeme dáva stopy životným orgánom," uviedol Pasek.
Najbežnejšou pozemnou formou prvku je minerál nazývaný apatit. Po zmiešaní s vodou uvoľňuje apatit iba veľmi malé množstvo fosfátu. Vedci vyskúšali zahriatie apatitu na vysoké teploty, kombinovali ho s rôznymi podivnými, superenergetickými zlúčeninami, dokonca experimentovali s zlúčeninami fosforu, ktoré sú na Zemi neznáme. Tento výskum nevysvetlil, odkiaľ pochádza životný fosfor, poznamenal Pasek.
Pasek začal spolupracovať s Dante Lauretta, asistentkou profesora planetárnych vied UA, na myšlienke, že meteority sú zdrojom živého zemského fosforu. Práca sa inšpirovala Laurettovými predchádzajúcimi experimentmi, ktoré ukázali, že fosfor sa sústredil na kovové povrchy skorodované v skorej slnečnej sústave.
„Tento prirodzený mechanizmus koncentrácie fosforu v prítomnosti známeho organického katalyzátora (napríklad kovu na báze železa) ma prinútil myslieť si, že vodná korózia meteoritických minerálov by mohla viesť k tvorbe dôležitých biomolekúl obsahujúcich fosfor,“ uviedla Lauretta.
"Meteority majú niekoľko rôznych minerálov, ktoré obsahujú fosfor," uviedol Pasek. „Najdôležitejším z nich, s ktorým sme naposledy pracovali, je fosfid železo-nikelnatý, známy ako schreibersit.“
Schreibersit je kovová zlúčenina, ktorá je na Zemi veľmi zriedkavá. Je však všadeprítomná v meteoritoch, najmä v železných meteoritoch, ktoré sú korenené zrnami schreibersitu alebo roztrieštené ružovkastými schreibersitovými žilami.
V apríli minulého roku Pasek, vysokoškolák UA Virginia Smith a Lauretta zmiešali schriebersit s čerstvou deionizovanou vodou s izbovou teplotou. Potom analyzovali kvapalnú zmes pomocou NMR, nukleárnej magnetickej rezonancie.
"Videli sme, ako sa vytvára celá skupina rôznych zlúčenín fosforu," uviedol Pasek. „Jeden z najzaujímavejších, ktorý sme našli, bol P2-O7 (dva atómy pforforu so siedmimi atómami kyslíka), jedna z biochemicky užitočnejších foriem fosfátov, podobná tým, ktoré sa nachádzajú v ATP.“
Predchádzajúce experimenty vytvorili P2-07, ale pri vysokej teplote alebo za iných extrémnych podmienok, nie jednoduchým rozpustením minerálu vo vode s izbovou teplotou, uviedol Pasek.
"To nám umožňuje trochu obmedziť miesto, kde sa mohol objaviť pôvod života," uviedol. „Ak budete mať život na báze fosfátov, pravdepodobne by sa to muselo vyskytnúť v blízkosti sladkovodnej oblasti, kde nedávno klesol meteorit. Možno môžeme ísť tak ďaleko, že môžeme povedať, že to bol železný meteorit. Železné meteority majú asi 10 až 100 krát toľko schreibersitu ako iné meteority.
„Myslím si, že meteority boli pre vývoj života kritické kvôli niektorým minerálom, najmä zlúčenine P2-07, ktorá sa používa v ATP, vo fotosyntéze, pri vytváraní nových fosfátových väzieb s organickými látkami (zlúčeniny obsahujúce uhlík) a v rad ďalších biochemických procesov, “uviedol Pasek.
"Myslím si, že jedným z najzaujímavejších aspektov tohto objavu je skutočnosť, že železné meteority sa vytvárajú procesom planetesimálnej diferenciácie," uviedla Lauretta. To znamená, že stavebné bloky planét, nazývané planestesmály, tvoria kovové jadro aj silikátový plášť. Kovové jadro predstavuje železné meteority a plášť predstavuje ďalšie typy meteoritov nazývané achondrity.
"Nikto si nikdy neuvedomil, že také kritické štádium planetárneho vývoja môže byť spojené so vznikom života," dodal. „Tento výsledok obmedzuje, kde by v našej slnečnej sústave a ďalších mohol vzniknúť život. Vyžaduje si pás asteroidov, kde môžu planetesimály dorásť do kritickej veľkosti? asi 500 kilometrov v priemere? a mechanizmus na narušenie týchto telies a ich dodanie do vnútornej slnečnej sústavy. “
Jupiter riadi dodávku planetesimálov do našej vnútornej slnečnej sústavy, uviedla Lauretta, čím obmedzuje šance, že planéty a mesiace vonkajšej slnečnej sústavy budú zásobované reaktívnymi formami fosforu používaného biomolekulami nevyhnutnými pre pozemský život.
Solárne systémy, ktorým chýba objekt veľkosti Jupiter, ktorý môže narušiť asteroidy bohaté na minerálne látky smerom k pozemským planétam, má tiež vyhliadky na rozvoj života, dodáva Lauretta.
Pasek dnes hovorí o výskume (24. augusta) na 228. národnom stretnutí Americkej chemickej spoločnosti vo Philadelphii. Práca je financovaná z programu NASA Astrobiology: Exobiology and Evolutionary Biology.
Pôvodný zdroj: UA News Release
