První formy života na Zemi potřebovaly existenci pu pu pro přísady, ale jedna z těchto přísad, minerální fosfor, má dlouho zmatené vědce. Nikdo nevěděl, jak se fosfor, jeden ze šesti hlavních chemických prvků života, stal na počátku Země natolik hojným, aby život vyhořel.
Nyní mohou mít vědci odpověď; jezera, která prosperovala v suchých lokalitách na počátku Země, pravděpodobně hrála klíčovou roli při zásobování fosforem, vědci psali v nové studii zveřejněné 30. prosince v časopise Sborník Národní akademie věd.
Nález vysvětluje, jak se tento vzácný minerál hojně vyskytoval v prvotní polévce Země. Zjednodušeně řečeno, pomáhá vědcům pochopit, jak život pravděpodobně vznikl. „Po dobu 50 let, co se nazývá„ problém s fosfátem “, trápí studie o původu života,“ uvedl ve svém prohlášení spoluřešitel studie Jonathan Toner, vědecký odborník na Zemi a kosmické vědy na Washingtonské univerzitě.
Fosfor je pro život zásadní, jak jej známe. Minerál pomáhá tvořit páteř molekul DNA a RNA; ukotvuje lipidy nebo tuky, které oddělují buňky od okolního prostředí; a pomáhá poskytovat životní energii a slouží jako hlavní složka v molekulách, jako je adenosintrifosfát nebo ATP.
Vědci v nové studii zkoumali „fosfátový problém“ a zaměřili se na jezera bohatá na uhličitany, která se nacházejí v suchém prostředí. Tato jezera, také známá jako soda, se tvoří, když voda z okolní krajiny teče do deprese. Odpařování pak změní vodní slanou a zásaditou vodu (což znamená, že má vysoké pH).
Vědci provedli měření fosforu v sodových jezerech po celém světě, včetně kalifornských jezer Mono a Searles, keňského jezera Magadi a indického jezera Lonar Lake.
Zatímco koncentrace fosforu se měnily podle ročního období, tato jezera bohatá na uhličitan měla až 50 000krát více fosforu, než se vyskytuje v mořské vodě, řekách a jiných typech jezer, podle Tonera a studijního spoluřešitele David Catling, profesora Země a vesmíru vědy na University of Washington.
Tyto vysoké koncentrace naznačují, že přirozený proces umožnil akumulaci fosforu v těchto jezerech, uvedli vědci. Bylo však obtížné experimentovat na jezerech samotných, protože jsou hostitelem nádherného souboru zvířat, která ovlivňují chemické složení každého jezera. Například africké jezero Magadi je domovem slavného hejna plameňáků.
Vědci experimentovali na vodě bohaté na uhličitan v lahvích, aby pochopili, jak by mohlo neživé jezero vést k životu.
Tým poznamenal, že vzhledem ke svému obsahu uhličitanů mají sodná jezera vysokou hladinu fosforu. Normálně se vápník v jezerech váže na fosfor, čímž vytváří pevné minerály fosforečnanu vápenatého, což činí jejich základní minerály nepřístupnými pro život. Ale v jezerech s vysokou hladinou uhličitanu uhličitan převáží fosfát ve vazbě na vápník. Výsledkem je, že část fosfátů je volně dostupná ve vodě, podle experimentů provedených Tonerem a Catlingem.
„Je to přímý nápad, což je jeho přitažlivost,“ řekla Toner. "Řeší problém fosfátů elegantním a věrohodným způsobem."
„Je to sezóna
Během suchého období mohou hladiny fosforečnanů v sodových jezerech stoupat, což znamená, že tato těla mohou mít hladiny fosfátů 1 milionkrát vyšší než hladiny v mořské vodě.
"Extrémně vysoká hladina fosfátů v těchto jezerech a jezírcích by vyvolala reakce, které zavedou fosfor do molekulárních stavebních bloků RNA, bílkovin a tuků, které byly všechny potřebné k tomu, aby život začal," uvedl Catling ve svém prohlášení.
Před asi čtyřmi miliardami let by vzdušný vzduch bohatý na oxid uhličitý pomohl vytvořit taková jezera s vysokou hladinou fosforu, uvedli vědci. Je to proto, že jezera bohatá na uhličitan se často vytvářejí tam, kde atmosféra má vysokou hladinu oxidu uhličitého. Oxid uhličitý se navíc rozpustí ve vodě, čímž je kyselejší, což uvolňuje fosfor z hornin.
"Počáteční Země byla sopečně aktivní místo, takže byste měli mít hodně čerstvých vulkanických hornin reagujících s oxidem uhličitým a dodávajících uhličitan a fosfor do jezer," řekl Toner. "Na počátku Země mohla být hostitelem mnoha jezer bohatých na uhličitany, které by měly dostatečně vysoké koncentrace fosforu, aby mohl začít život."
Tato studie doplňuje další dokument, který dva vědci publikovali v roce 2019 a který ukazuje, že sodová jezera mohou dodávat také dostatek kyanidu, což je chemikálie, která je smrtelná pro člověka, ale nikoli pro primitivní mikroby. Kyanid mohl podpořit tvorbu aminokyselin a nukleotidů, stavebních bloků proteinů, DNA a RNA - v podstatě klíčové složky života, uvedli vědci.
