Prve oblike življenja na Zemlji so potrebovale pu puter sestavin, da pa je ena od teh sestavin, mineralni fosfor, znanstvenike že dolgo zmedla. Nihče ni vedel, kako je fosfor, eden od šestih glavnih kemijskih elementov življenja, na zgodnji Zemlji postal dovolj bogat, da se je življenje počilo.
Zdaj bodo morda imeli odgovor raziskovalci; jezera, ki so uspevala na suhih lokacijah na zgodnji Zemlji, so verjetno igrala ključno vlogo pri oskrbi s fosforjem, so raziskovalci zapisali v novi študiji, objavljeni 30. decembra v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ugotovitev pojasnjuje, kako je ta pomanjkljiv mineral postal bogat v prvotni Zemljini juhi. Povedano povedano, znanstvenikom pomaga razumeti, kako je verjetno nastalo življenje. "Že 50 let, kar se imenuje" problem s fosfati, "se mučijo študije o izvoru življenja," je v izjavi zapisal soraziskovalc Jonathan Toner, docent za vesoljske in vesoljske znanosti na univerzi v Washingtonu.
Fosfor je ključnega pomena za življenje, kot ga poznamo. Mineral pomaga tvoriti hrbtenico molekul DNK in RNK; sidri lipidi ali maščobe, ki ločujejo celice od okolja okoli njih; pomaga pri zagotavljanju življenjske energije, saj je glavna komponenta v molekulah, kot je adenozin trifosfat ali ATP.
Da bi raziskali "problem s fosfati", so raziskovalci v novi raziskavi pregledali jezera, bogata z karbonati, ki jih najdemo v suhem okolju. Ta jezera, znana tudi kot soda jezera, nastanejo, ko voda iz okoliške pokrajine priteče v depresijo. Izhlapevanje nato jezersko vodo spremeni v slano in alkalno vodo (kar pomeni, da ima visok pH).
Raziskovalci so merili fosfor v sodnih jezerih po vsem svetu, vključno v kalifornijskih jezerih Mono in Searles, kenijskem jezeru Magadi in indijskem jezeru Lonar.
Medtem ko so koncentracije fosforja spreminjale letne čase, so imela ta karbonatna jezera do 50.000-krat več fosforja, kot ga najdemo v morski vodi, rekah in drugih vrstah jezer, je povedal Toner in sodelavec študije David Catling, profesor Zemlje in vesolja znanosti na Univerzi v Washingtonu.
Te visoke koncentracije so nakazovale, da je naravni postopek v teh jezerih omogočil nabiranje fosforja. Vendar je bilo na samih jezerih težko eksperimentirati, saj gostijo čudovit niz živali, ki vplivajo na kemično sestavo vsakega jezera. Na primer v afriškem jezeru Magadi je dom slavne jate flamingov.
Da bi razumeli, kako lahko brezskrbno jezero poživi življenje, so raziskovalci eksperimentirali na bogati z karbonatom vodo v steklenicah.
Skupina je ugotovila, da imajo sodna jezera zaradi vsebnosti karbonata visoke ravni fosforja. Običajno se kalcij v jezerih veže na fosfor, da naredi trdne minerale kalcijevega fosfata, zaradi česar so njihovi sestavni minerali nedostopni za življenje. Toda v jezerih z visoko vsebnostjo karbonata karbonat presega fosfat v vezavi na kalcij. Kot rezultat eksperimentov Toner in Catling, je nekaj fosfata prosto na voljo v vodi.
"To je preprosta ideja, kar je njena privlačnost," je dejal Toner. "Problem s fosfati rešuje na eleganten in verodostojen način."
"To je sezona
V sušnih sezonah lahko vsebnost fosfata naraste v sodnih jezerih, kar pomeni, da imajo lahko ta telesa fosfate v milijonkrat višji ravni kot v morski vodi.
"Izjemno visoke vrednosti fosfatov v teh jezerih in ribnikih bi povzročile reakcije, ki bi fosfor vgradile v molekularne gradnike RNK, beljakovin in maščob, vse to pa je bilo potrebno, da bi lahko zaživeli življenje," je v izjavi dejal Catling.
Pred približno 4 milijardami let bi zgodnji zrak, bogat z ogljikovim dioksidom, pomagal ustvariti takšna jezera z visoko koncentracijo fosforja, pravijo raziskovalci. To je zato, ker jezera, bogata z karbonati, pogosto tvorijo tam, kjer imajo atmosfere visoko raven ogljikovega dioksida. Poleg tega se ogljikov dioksid raztopi v vodi, zaradi česar je bolj kisel, kar posledično sprošča fosfor iz kamnin.
"Zgodnja Zemlja je bila vulkansko aktivno mesto, zato bi imeli veliko svežih vulkanskih kamnin, ki bi reagirale z ogljikovim dioksidom in dobavljale karbonat in fosfor jezerom," je dejal Toner. "Zgodnja Zemlja bi lahko gostila veliko jezer, bogatih z karbonati, ki bi imele dovolj visoke koncentracije fosforja, da bi lahko začeli življenje."
Ta študija dopolnjuje še en prispevek obeh raziskovalcev, objavljenega leta 2019, iz katerega je razvidno, da lahko sodna jezera oskrbujejo tudi z veliko cianida, kemikalije, ki je smrtonosna za ljudi, ne pa za primitivne mikrobe. Cianid bi lahko podprl tvorbo aminokislin in nukleotidov, gradnikov beljakovin, DNK in RNK - v bistvu so ključne sestavine življenja, trdijo raziskovalci.
