Attēla kredīts: Arizonas Universitāte
Arizonas universitātes zinātnieki ir atklājuši, ka meteorīti, īpaši dzelzs meteorīti, iespējams, ir bijuši kritiski dzīvības evolūcijā uz Zemes.
Viņu pētījumi rāda, ka meteorīti viegli varēja nodrošināt vairāk fosfora nekā dabiski notiek uz Zemes - pietiekami daudz fosfora, lai radītu biomolekulas, kas galu galā samontējas dzīvos, replicējošos organismos.
Fosfors ir dzīves centrālais elements. Tas veido DNS un RNS mugurkaulu, jo savieno šo molekulu ģenētiskās bāzes garajās ķēdēs. Tas ir ļoti svarīgi metabolismam, jo tas ir saistīts ar dzīvības pamatdegvielu, adenozīna trifosfātu (ATP), enerģiju, kas virza izaugsmi un kustību. Un fosfors ir daļa no dzīvās arhitektūras? tas atrodas fosfolipīdos, kas veido šūnu sienas, un mugurkaulnieku kaulos.
“Masas ziņā fosfors ir piektais svarīgākais bioloģiskais elements pēc oglekļa, ūdeņraža, skābekļa un slāpekļa,” sacīja Metjū A. Paseks, doktorants kandidāts UA planētu zinātņu nodaļā un Mēness un planētu laboratorijā.
Viņš piebilda, ka tas, kur zemes dzīve ieguva fosforu, ir bijis noslēpums.
Fosfors dabā ir daudz retāks nekā ūdeņradis, skābeklis, ogleklis un slāpeklis.
Paseks citē jaunākos pētījumus, kas liecina, ka ir aptuveni viens fosfora atoms uz katriem 2,8 miljoniem ūdeņraža atomu kosmosā, ik uz 49 miljoniem ūdeņraža atomu okeānos un uz katriem 203 ūdeņraža atomiem baktērijās. Līdzīgi ir viens fosfora atoms uz katriem 1400 skābekļa atomiem kosmosā, ik pēc 25 miljoniem skābekļa atomu okeānos un 72 skābekļa atomiem baktērijās. Oglekļa atomu un slāpekļa atomu skaitļi attiecīgi uz vienu fosfora atomu ir 680 un 230 kosmosā, 974 un 633 okeānos un 116 un 15 baktērijās.
"Tā kā fosfors vidē ir daudz retāks nekā dzīvē, fosfora uzvedības izpausmes uz agrīnās Zemes dod norādes uz dzīves sākumu," sacīja Paseks.
Elementa visizplatītākā sauszemes forma ir minerāls, ko sauc par apatītu. Sajaucot ar ūdeni, apatīts atbrīvo tikai ļoti nelielu daudzumu fosfāta. Zinātnieki ir izmēģinājuši apatīta karsēšanu līdz augstām temperatūrām, apvienojot to ar dažādiem dīvainiem, superenerģiskiem savienojumiem, pat eksperimentējot ar uz Zemes nezināmiem fosfora savienojumiem. Šis pētījums nav izskaidrojis, no kurienes nāk dzīves fosfors, atzīmēja Paseks.
Paseks sāka strādāt ar Dante Lauretta, UA planētu zinātņu docentu, ar domu, ka meteorīti ir dzīvā Zemes fosfora avots. Darbu iedvesmoja Lauretta iepriekšējie eksperimenti, kas parādīja, ka fosfors koncentrējās uz metāla virsmām, kas korozija agrīnajā Saules sistēmā.
"Šis dabiskais fosfora koncentrācijas mehānisms zināma organiskā katalizatora (piemēram, uz dzelzs bāzes metāla) klātbūtnē lika man domāt, ka meteoritisko minerālu ūdens korozija varētu izraisīt svarīgu fosforu saturošu biomolekuļu veidošanos," sacīja Lauretta.
“Meteorītiem ir vairāki dažādi minerāli, kas satur fosforu,” sacīja Paseks. "Vissvarīgākais, ar ko mēs nesen esam strādājuši, ir dzelzs-niķeļa fosfīds, kas pazīstams kā šreibersīts."
Schreibersite ir metālisks savienojums, kas uz Zemes ir ārkārtīgi reti sastopams. Bet tas ir visuresošs meteorītos, jo īpaši dzelzs meteorītos, kuri ir piparoti ar šreibersīta graudiem vai sloti ar rožaini nokrāsotiem šreibersīta vēnām.
Pagājušā gada aprīlī Paseka, AA bakalaura studiju programmā Virdžīnija Smita un Lauretta šriebersītu maisīja istabas temperatūrā, svaigā, dejonizētā ūdenī. Pēc tam viņi analizēja šķidro maisījumu, izmantojot NMR, kodolmagnētisko rezonansi.
"Mēs redzējām, ka veidojas vesela virkne dažādu fosfora savienojumu," sacīja Paseks. "Viens no visinteresantākajiem, ko atradām, bija P2-O7 (divi fosfora atomi ar septiņiem skābekļa atomiem), kas ir viens no bioķīmiski noderīgākajiem fosfāta veidiem, līdzīgs tam, kas atrodams ATP."
Iepriekšējie eksperimenti ir izveidojuši P2-07, bet augstā temperatūrā vai citos ekstremālos apstākļos, nevis vienkārši izšķīdinot minerālu istabas temperatūras ūdenī, sacīja Paseks.
"Tas ļauj mums nedaudz ierobežot dzīves cēloņus," viņš teica. “Ja jums būs dzīve uz fosfātiem, visticamāk, tai vajadzēja notikt netālu no saldūdens reģiona, kur nesen bija nokritis meteorīts. Mēs varam iet tik tālu, varbūt, lai teiktu, ka tas bija dzelzs meteorīts. Dzelzs meteorītiem ir aptuveni 10 līdz 100 reizes vairāk šreibersītu, nekā citiem meteorītiem.
“Es domāju, ka meteorīti bija kritiski dzīvības evolūcijā dažu minerālu, īpaši P2-07 savienojuma, ko izmanto ATP, fotosintēzē, jaunu fosfātu saišu veidošanā ar organiskiem savienojumiem (oglekli saturošiem savienojumiem) un dažādi citi bioķīmiskie procesi, ”sacīja Paseks.
"Es domāju, ka viens no aizraujošākajiem šī atklājuma aspektiem ir fakts, ka dzelzs meteorīti veidojas plaknesmēra diferenciācijas procesā," sacīja Lauretta. Tas ir, planētu celtniecības bloki, ko sauc par planestesmals, veido gan metālisku kodolu, gan silikāta apvalku. Dzelzs meteorīti apzīmē metālisko kodolu, un cita veida meteorīti, ko sauc par ahondritiem, apzīmē mantiju.
"Neviens nekad nav sapratis, ka tik kritisku planētas evolūcijas posmu var saistīt ar dzīvības izcelsmi," viņš piebilda. Šis rezultāts ierobežo to, kur mūsu un citu Saules sistēmā varētu rasties dzīvība. Tam nepieciešama asteroīda josta, kur planētas izmēri var izaugt līdz kritiskam izmēram? ap 500 kilometru diametrā? un mehānisms, lai izjauktu šos ķermeņus un nogādātu tos iekšējā Saules sistēmā. ”
Jupiters virza planšetdaļiņu piegādi mūsu iekšējai Saules sistēmai, sacīja Lauretta, tādējādi ierobežojot iespējas, ka Saules sistēmas ārējās planētas un pavadoņi tiks piegādāti ar fosfora reaktīvajām formām, kuras izmanto biomolekulēs, kas ir svarīgas zemes dzīvei.
Saules sistēmām, kurām trūkst Jupitera izmēra objekta, kas var traucēt ar minerālvielām bagātajiem asteroīdiem pretī zemes planētām, ir arī neskaidras dzīves attīstības perspektīvas, piebilda Lauretta.
Paseks runā par pētījumu šodien (24. augustā) 228. Amerikas Ķīmisko biedrību nacionālajā sanāksmē Filadelfijā. Darbu finansē NASA programma Astrobiology: Exobiology and Evolutionary Biology.
Oriģinālais avots: UA News Release
