Pirmajām dzīvības formām uz Zemes bija vajadzīgs pu pu šķīvītis, lai tās pastāvētu, bet viena no šīm sastāvdaļām, minerālfosfors, zinātniekus jau sen mulsina. Neviens nezināja, kā fosfors, viens no sešiem galvenajiem dzīvības ķīmiskajiem elementiem, uz agrīnās Zemes kļuva pietiekami bagātīgs, lai dzīvība varētu uzliesmot.
Tagad pētniekiem var būt atbilde; ezeriem, kas uzplauka sausās vietās uz agrīnās Zemes, iespējams, bija galvenā loma fosfora piegādē, pētnieki rakstīja jaunā pētījumā, kas publicēts žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences 30. decembrī.
Atrade izskaidro, kā šis ierobežotais minerāls kļuva bagātīgs Zemes pirmatnējā zupā. Īsāk sakot, tas palīdz zinātniekiem saprast, kā, iespējams, radusies dzīvība. "50 gadus tā sauktā" fosfātu problēma "ir skārusi dzīvības izcelšanās pētījumus," paziņojumā teikts Vašingtonas universitātes Zemes un kosmosa zinātņu pētījuma docenta Džonatana Tonera pētījumā.
Fosfors ir dzīvībai būtisks, jo mēs to zinām. Minerāls palīdz veidot DNS un RNS molekulu mugurkaulu; noenkuro lipīdus vai taukus, kas atdala šūnas no apkārtējās vides; un palīdz nodrošināt dzīvības enerģiju, kalpojot par galveno sastāvdaļu molekulās, piemēram, adenozīna trifosfātā vai ATP.
Lai izpētītu "fosfātu problēmu", pētnieki jaunajā pētījumā apskatīja ar karbonātiem bagātus ezerus, kas sastopami sausā vidē. Šie ezeri, saukti arī par sodas ezeriem, veidojas, kad ūdens no apkārtējās ainavas ieplūst ieplakā. Iztvaikojot, ezera ūdens kļūst sāļš un sārmains (tas nozīmē, ka tam ir augsts pH).
Pētnieki veica fosfora mērījumus sodas ezeros visā pasaulē, tostarp Kalifornijas Mono un Searles ezeros, Kenijas Lake Magadi un Indijas Lonar Lake.
Kaut arī fosfora koncentrācija mainījās atkarībā no gadalaika, šajos ar karbonātiem bagātajos ezeros bija līdz 50 000 reižu vairāk fosfora nekā tas ir atrodams jūras ūdenī, upēs un citos ezeru veidos, norāda Toner un pētījuma līdzdibinātājs Deivids Catlings, Zemes un kosmosa profesors. zinātnes Vašingtonas universitātē.
Šīs augstās koncentrācijas liecināja, ka dabisks process ļāva fosforam uzkrāties šajos ezeros, sacīja pētnieki. Tomēr bija grūti eksperimentēt ar pašiem ezeriem, jo tajos atrodas lielisks dzīvnieku klāsts, kas ietekmē katra ezera ķīmisko sastāvu. Piemēram, Āfrikas Magadi ezerā dzīvo slavens flamingo saime.
Lai saprastu, kā nedzīvs ezers varētu radīt dzīvību, pētnieki eksperimentēja ar karbonātiem bagātu ūdeni pudelēs.
Komanda atzīmēja, ka sodas ezeros to karbonātu satura dēļ ir augsts fosfora līmenis. Parasti kalcijs ezeros saistās ar fosforu, veidojot cietus kalcija fosfāta minerālus, kas to sastāvā esošos minerālus padara nepieejamus dzīvībai. Bet ezeros ar augstu karbonātu līmeni karbonāts, salīdzinot ar fosfātu, saistās ar kalciju. Tā rezultātā daži fosfāti ir brīvi pieejami ūdenī, saskaņā ar Toner and Catling veiktajiem eksperimentiem.
"Tā ir tieša ideja, kas ir tās pievilcība," sacīja Toners. "Tas eleganti un ticami atrisina fosfātu problēmu."
'Šī ir sezona
Sausos gadalaikos fosfātu līmenis var parādīties sodas ezeros, tas nozīmē, ka šo ķermeņu fosfātu līmenis var būt miljons reizes lielāks nekā jūras ūdenī.
"Īpaši augsts fosfātu līmenis šajos ezeros un dīķos būtu veicinājis reakcijas, kas fosfora nonākšanu RNS, olbaltumvielu un tauku molekulārajos celtniecības blokos - tie visi bija nepieciešami, lai dzīvība noritētu," teikts Catling paziņojumā.
Apmēram pirms 4 miljardiem gadu Zemes agrīnais ar oglekļa dioksīdu bagātais gaiss būtu palīdzējis izveidot šādus ezerus ar augstu fosfora līmeni, sacīja pētnieki. Tas ir tāpēc, ka bieži veidojas ar karbonātiem bagāti ezeri, kur atmosfērā ir augsts oglekļa dioksīda līmenis. Turklāt oglekļa dioksīds izšķīst ūdenī, padarot to skābāku, kas savukārt izdala fosforu no klintīm.
"Agrā Zeme bija vulkāniski aktīva vieta, tāpēc jums būtu bijis daudz svaigu vulkānisko iežu, kas reaģētu ar oglekļa dioksīdu un piegādātu ezeriem karbonātu un fosforu," sacīja Toners. "Agrā Zeme varētu būt mitinājusi daudzus ar karbonātiem bagātus ezerus, kuriem būtu bijusi pietiekami augsta fosfora koncentrācija, lai dzīvība varētu sākties."
Šis pētījums papildina vēl vienu pētījumu, ko abi pētnieki publicēja 2019. gadā, kas parāda, ka sodas ezeri var piegādāt arī daudz cianīda - ķīmiskas vielas, kas ir nāvējoša cilvēkiem, bet nav primitīvi mikrobi. Cianīds varēja atbalstīt aminoskābju un nukleotīdu, olbaltumvielu, DNS un RNS veidojošos elementus - būtībā dzīvības galvenās sastāvdaļas, sacīja pētnieki.
