Prvi životni oblici na Zemlji trebali su pu puter sastojaka da postoje, ali jedan od tih sastojaka, mineralni fosfor, dugo je zbunio znanstvenike. Nitko nije znao kako je fosfor, jedan od šest glavnih kemijskih elemenata života, postao dovoljno bogat na ranoj Zemlji da bi život mogao izbiti.
Istraživači možda imaju odgovor; jezera koja su uspijevala na suhim mjestima na ranoj Zemlji vjerovatno su igrala ključnu ulogu u opskrbi fosforom, napisali su istraživači u novoj studiji objavljenoj 30. prosinca u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences.
Otkriće objašnjava kako je ovaj oskudni mineral postao obilniji Zemljinom prvobitnom juhom. Jednostavno rečeno, to pomaže znanstvenicima da shvate kako je vjerojatno nastao život. "Pedeset godina, što se naziva" problemom s fosfatima ", muči studije o podrijetlu života", rekao je u izjavi ko-istraživač Jonathan Toner, docent za Sveučilištu i svemiru na Sveučilištu Washington.
Fosfor je ključan za život kakav ga poznajemo. Mineral pomaže oblikovati okosnicu molekula DNA i RNA; sidri lipidi, odnosno masti, koji odvajaju stanice od okoline; i pomaže osigurati životnu energiju, služeći kao glavna komponenta u molekulama kao što je adenozin trifosfat ili ATP.
Da bi istražili "problem s fosfatima", istraživači su u novoj studiji pogledali jezera bogata karbonatima koja se nalaze u suhom okruženju. Ova jezera, poznata i kao soda jezera, nastaju kada voda iz okolnog krajolika teče u depresiju. Isparavanjem se jezerska voda pretvara u slanu i alkalnu vodu (što znači da ima visoki pH).
Istraživači su mjerili fosfor u soknim jezerima širom svijeta, uključujući kalifornijska jezera Mono i Searles, kenijsko jezero Magadi i indijsko jezero Lonar.
Iako su koncentracije fosfora varirale prema sezoni, ta jezera bogata karbonatima imala su i do 50 000 puta više fosfora nego što se nalazi u morskoj vodi, rijekama i drugim vrstama jezera, prema Toneru i istraživaču studije David Catling, profesor Zemlje i svemira znanosti na University of Washington.
Ove visoke koncentracije sugerirale su da prirodni proces omogućava fosforu da se sakuplja u tim jezerima, rekli su istraživači. Međutim, na samim jezerima bilo je teško eksperimentirati, jer u njima se nalazi sjajan niz životinja koje utječu na kemijski sastav svakog jezera. Afričko jezero Magadi, na primjer, dom je čuvenog jata flamingosa.
Da bi shvatili kako beživotno jezero može stvoriti život, istraživači su eksperimentirali na bocama sa karbonatima.
Tim je primijetio da, zbog sadržaja karbonata, soda jezera imaju visoku razinu fosfora. Kalcij u jezerima normalno se veže za fosfor da stvara čvrste minerale kalcijevog fosfata, koji čine njihove sastavne minerale nedostupnim za život. Ali u jezerima s visokom razinom karbonata karbonat nadmašuje fosfat u vezanju na kalcij. Kao rezultat, neki fosfat je slobodno dostupan u vodi, u skladu s eksperimentima Toner i Catling.
"To je izravna ideja, što je njegova privlačnost", rekao je Toner. "To rješava problem s fosfatima na elegantan i uvjerljiv način."
'Ovo je sezona
Tijekom sušnih sezona razina fosfata može dosezati razinu sode u jezerima, što znači da ta tijela mogu imati razinu fosfata milijun puta veću od one u morskoj vodi.
"Izuzetno visoka razina fosfata u tim jezerima i lokvama izazvala bi reakcije koje bi fosfor stavile u molekularne građevne RNA, bjelančevine i masti. Sve je to bilo potrebno za život", rekao je Catling u izjavi.
Prije otprilike 4 milijarde godina, rani Zemlji bogati ugljičnim dioksidom pomogli bi stvoriti takva jezera s visokom razinom fosfora, rekli su istraživači. To je zato što se jezera bogata karbonatima često formiraju u atmosferi koja ima visoku razinu ugljičnog dioksida. Nadalje, ugljični dioksid se otapa u vodi, što ga čini kiselim, što zauzvrat oslobađa fosfor iz stijena.
"Rana Zemlja bila je vulkansko aktivno mjesto, tako da biste imali puno svježih vulkanskih stijena koji su reagirali ugljičnim dioksidom i opskrbljivali karbonatom i fosforom jezera", rekao je Toner. "Rana Zemlja mogla je ugostiti mnoga jezera bogata karbonatima, koja bi imala dovoljno visoke koncentracije fosfora da započnu život."
Ovo istraživanje dopunjuje još jedan rad dva istraživača objavljena 2019. godine, koji pokazuje da soda jezera mogu opskrbiti i obilnom cijanidom, kemikalijom koja je smrtonosna za ljude, ali ne i za primitivne mikrobe. Cijanid je mogao podržati stvaranje aminokiselina i nukleotida, građevnih blokova proteina, DNK i RNK - u osnovi, ključnih sastojaka života, rekli su istraživači.
