Kreditna slika: Univerza v Arizoni
Znanstveniki z univerze v Arizoni so odkrili, da so bili meteoriti, zlasti železni meteoriti, kritični za razvoj življenja na Zemlji.
Njihove raziskave kažejo, da bi meteoriti zlahka zagotovili več fosforja, kot se naravno dogaja na Zemlji - dovolj fosforja, da lahko nastanejo biomolekule, ki so se na koncu zbrale v žive, razmnoževalne organizme.
Fosfor je osrednji za življenje. Oblikuje hrbtenico DNK in RNK, ker povezuje genetske baze teh molekul v dolge verige. Ključnega pomena je za metabolizem, saj je povezan z osnovnim življenjskim gorivom, adenozin trifosfatom (ATP), energijo, ki poganja rast in gibanje. In fosfor je del žive arhitekture? v fosfolipidih tvorijo celične stene in kosti vretenčarjev.
"Fosfor je z vidika mase peti najpomembnejši biološki element po ogljiku, vodiku, kisiku in dušiku," je dejal Matthew A. Pasek, doktorski kandidat na oddelku za planetarne vede UA in Lunar and Planetary Laboratory.
Toda kjer je zemeljsko življenje dobilo fosfor, je bila skrivnost, je dodal.
Fosfor je v naravi veliko redkejši kot vodik, kisik, ogljik in dušik.
Pasek navaja nedavne študije, ki kažejo, da obstaja približno en atom fosforja na vsakih 2,8 milijona vodikovih atomov v kozmosu, vsakih 49 milijonov atomov vodika v oceanih in vsakih 203 vodikovih atomov v bakterijah. Podobno obstaja en kos fosforja za vsakih 1.400 atomov kisika v kozmosu, vsakih 25 milijonov atomov kisika v oceanih in 72 kisikovih atomov v bakterijah. Število atomov ogljika in dušikovih atomov na en atom fosforja je v kozmosu 680 in 230, v oceanih pa 974 in 633, v bakterijah pa 116 in 15.
"Ker je fosfor veliko redkejši v okolju kot v življenju, razumevanje obnašanja fosforja na zgodnji Zemlji daje namige o izvoru življenja," je dejal Pasek.
Najpogostejša prizemna oblika elementa je mineral, imenovan apatit. Če mešamo z vodo, apatit sprošča le zelo majhne količine fosfata. Znanstveniki so preizkusili segrevanje apatita do visokih temperatur in ga kombinirali z različnimi čudnimi, superenergičnimi spojinami, celo eksperimentirali s fosfornimi spojinami, neznanimi na Zemlji. Ta raziskava ni pojasnila, od kod prihaja fosfor v življenju, je ugotovil Pasek.
Pasek je začel sodelovati z Danteom Lauretto, UA profesorjem planetarnih znanosti, pri ideji, da so meteoriti vir živega fosforja Zemlje. Delo je bilo navdihnjeno s prejšnjimi poskusi Laurette, ki so pokazali, da se fosfor koncentrira na kovinskih površinah, ki korodirajo v zgodnjem osončju.
"Ta naravni mehanizem koncentracije fosforja v prisotnosti znanega organskega katalizatorja (kot je kovina na osnovi železa) me je spodbudil, da lahko vodna korozija meteoritnih mineralov privede do nastanka pomembnih biomolekul, ki vsebujejo fosfor," je dejala Lauretta.
"Meteoriti imajo več različnih mineralov, ki vsebujejo fosfor," je dejal Pasek. "Najpomembnejši, s katerim smo sodelovali v zadnjem času, je fosfid železo-niklja, znan kot šreibersit."
Schreibersite je kovinska spojina, ki je na Zemlji izjemno redka. Vseeno je vseprisotno pri meteoritih, zlasti železnih meteoritih, ki jih prelijemo z zrnah šreiberita ali drsimo z rožnato obarvanimi šreibersitnimi žilami.
Lani aprila sta se Pasek, dodiplomska študentka v Združenem kraljestvu, Virginia Smith in Lauretta mešala schriebersite s sobno temperaturo, svežo, deionizirano vodo. Nato so analizirali tekočo zmes z NMR, jedrsko magnetno resonanco.
"Videli smo celo vrsto različnih fosforjevih spojin," je dejal Pasek. "Ena najbolj zanimivih, ki smo jo našli, je bil P2-O7 (dva atoma pforforja s sedmimi atomi kisika), ena izmed bolj biokemično uporabnih oblik fosfata, podobna tistemu, ki ga najdemo v ATP."
Prejšnji poskusi so tvorili P2-07, vendar pri visoki temperaturi ali v drugih ekstremnih pogojih, ne pa s preprosto raztapljanjem minerala v vodi sobne temperature, je dejal Pasek.
"To nam omogoča, da nekoliko omejimo, kje se je morda zgodil izvor življenja," je dejal. "Če boste živeli na osnovi fosfatov, bi se to verjetno moralo zgoditi v bližini sladkovodne regije, kjer je pred kratkim padel meteorit. Lahko gremo tako daleč, morda, da bi rekli, da je šlo za železni meteorit. Železni meteoriti imajo od približno 10 do 100-krat več šhreibersita kot drugi meteoriti.
"Mislim, da so bili meteoriti kritični za razvoj življenja zaradi nekaterih mineralov, zlasti spojine P2-07, ki se uporablja pri ATP, pri fotosintezi, oblikovanju novih fosfatnih vezi z organskimi snovmi (spojine, ki vsebujejo ogljik) in številne druge biokemične procese, "je dejal Pasek.
"Mislim, da je eden najbolj vznemirljivih vidikov tega odkritja dejstvo, da se železovi meteoriti tvorijo s postopkom planetne diferenciacije," je dejala Lauretta. To pomeni, da gradniki planetov, imenovani planestesmals, tvorijo kovinsko jedro in silikatno odejo. Železni meteoriti predstavljajo kovinsko jedro, druge vrste meteoritov, imenovane ahondriti, pa predstavljajo plašč.
"Nihče ni nikoli ugotovil, da bi se tako kritična faza planetarne evolucije lahko povezala z izvorom življenja," je dodal. "Ta rezultat omejuje, od kod bi lahko v našem osončju in drugih živelo življenje. Potreben je asteroidni pas, kjer lahko planetesimals zrastejo do kritične velikosti? premera približno 500 kilometrov? in mehanizem za motnje teh teles in dovajanje v notranji sončni sistem. "
Jupiter poganja dostavo planetesimal v naš notranji sončni sistem, je dejala Lauretta in s tem omejila možnosti, da bodo zunanji planeti in lune osončja oskrbovali z reaktivnimi oblikami fosforja, ki jih uporabljajo biomolekule, bistvene za zemeljsko življenje.
Solarni sistemi, ki nimajo objekta velikosti Jupiter, ki lahko motijo z minerali bogati asteroidi navznoter proti kopenskim planetom, imajo tudi majhne možnosti za razvoj življenja, je še dodala Lauretta.
Pasek danes govori (24. avgusta) o raziskavi na 228. nacionalnem srečanju Ameriškega kemičnega društva v Filadelfiji. Delo je financirano iz Nasinega programa Astrobiology: Exobiology and Evolutionary Biology.
Izvirni vir: UA News Release
