Obrazový kredit: University of Arizona
Vědci z Arizonské univerzity objevili, že meteority, zejména železné meteority, mohly být pro vývoj života na Zemi kritické.
Jejich výzkum ukazuje, že meteority snadno mohly poskytnout více fosforu, než se přirozeně vyskytuje na Zemi - dostatek fosforu, aby vznikly biomolekuly, které se nakonec shromáždily do živých, replikujících se organismů.
Fosfor je pro život zásadní. Tvoří páteř DNA a RNA, protože spojuje genetické základy těchto molekul do dlouhých řetězců. Je životně důležitý pro metabolismus, protože je spojen s životním základním palivem, adenosintrifosfátem (ATP), energií, která pohání růst a pohyb. A fosfor je součástí živé architektury? je to ve fosfolipidech, které tvoří buněčné stěny a v kostech obratlovců.
"Z hlediska hmotnosti je fosfor pátým nejdůležitějším biologickým prvkem, po uhlíku, vodíku, kyslíku a dusíku," řekl Matthew A. Pasek, doktorand v oddělení planetárních věd UA a Lunární a planetární laboratoři.
Ale tam, kde pozemský život získal svůj fosfor, bylo tajemství, dodal.
Fosfor je v přírodě mnohem vzácnější než vodík, kyslík, uhlík a dusík.
Pasek cituje nedávné studie, které ukazují, že je přibližně jeden atom fosforu na každých 2,8 milionu atomů vodíku ve vesmíru, každých 49 milionů atomů vodíku v oceánech a každých 203 atomů vodíku v bakteriích. Podobně existuje jeden atom fosforu na každých 1 400 atomů kyslíku ve vesmíru, každých 25 milionů atomů kyslíku v oceánech a 72 atomů kyslíku v bakteriích. Čísla atomů uhlíku a atomů dusíku na jeden atom fosforu jsou 680 a 230 v kosmu, 974 a 633 v oceánech a 116 a 15 v bakteriích.
"Protože fosfor je v prostředí mnohem vzácnější než v životě, pochopení chování fosforu na počátku Země dává stopy životním orgánům," řekl Pasek.
Nejobvyklejší pozemní forma prvku je minerál zvaný apatit. Po smíchání s vodou uvolňuje apatit pouze velmi malé množství fosfátu. Vědci se pokusili zahřát apatit na vysoké teploty, kombinovat jej s různými podivnými, super-energetickými sloučeninami, dokonce experimentovat s sloučeninami fosforu neznámými na Zemi. Tento výzkum nevysvětlil, odkud pochází životní fosfor, poznamenal Pasek.
Pasek začal spolupracovat s Dante Lauretta, asistentkou profesora planetárních věd UA, na myšlence, že meteority jsou zdrojem živého zemského fosforu. Práce se inspirovala Laurettovými dřívějšími experimenty, které ukázaly, že fosfor se soustředil na kovové povrchy, které korodovaly v počáteční sluneční soustavě.
"Tento přirozený mechanismus koncentrace fosforu v přítomnosti známého organického katalyzátoru (jako je kov na bázi železa) mě nutil myslet si, že vodní koroze meteoritických minerálů by mohla vést k tvorbě důležitých biomolekul obsahujících fosfor," řekla Lauretta.
"Meteority mají několik různých minerálů, které obsahují fosfor," řekl Pasek. "Nejdůležitější, se kterým jsme naposledy spolupracovali, je fosfid železo-nikl, známý jako schreibersit."
Schreibersite je kovová sloučenina, která je na Zemi velmi vzácná. Je však všudypřítomný v meteoritech, zejména v železných meteoritech, které jsou pepřeny schreibersitovými zrny nebo se lámají růžově zbarvenými schreibersitovými žílami.
V dubnu minulého roku Pasek, vysokoškolák UA Virginia Smith a Lauretta smíchali schriebersite s čerstvou deionizovanou vodou o teplotě místnosti. Poté analyzovali kapalnou směs pomocí NMR, nukleární magnetické rezonance.
"Viděli jsme, jak se tvoří celá řada různých sloučenin fosforu," řekl Pasek. "Jednou z nejzajímavějších, kterou jsme našli, byl P2-O7 (dva atomy fosforu se sedmi atomy kyslíku), jedna z biochemicky užitečnějších forem fosfátů, podobná těm, které se vyskytují v ATP."
Předchozí experimenty vytvořily P2-07, ale za vysoké teploty nebo za jiných extrémních podmínek, ne jednoduše rozpuštěním minerálu ve vodě o pokojové teplotě, řekl Pasek.
"To nám umožňuje poněkud omezit místo, kde by mohlo dojít ke vzniku života," řekl. "Pokud budete mít život na bázi fosfátů, pravděpodobně by se to muselo vyskytnout poblíž sladkovodní oblasti, kde nedávno klesl meteorit." Můžeme jít tak daleko, třeba říci, že to byl železný meteorit. Železné meteority mají asi 10 až 100krát více schreibersitu než jiné meteority.
„Myslím, že meteority byly pro vývoj života kritické kvůli některým minerálům, zejména sloučenině P2-07, která se používá v ATP, ve fotosyntéze, při vytváření nových fosfátových vazeb s organickými látkami (sloučeniny obsahující uhlík) a v řadu dalších biochemických procesů, “řekl Pasek.
"Myslím, že jedním z nejzajímavějších aspektů tohoto objevu je skutečnost, že železné meteority se vytvářejí procesem planetesimální diferenciace," řekla Lauretta. To znamená, že stavební bloky planet, nazývané planestesmály, tvoří kovové jádro i silikátový plášť. Kovové jádro představuje železné meteority a plášť představuje další typy meteoritů nazývané achondrity.
"Nikdo si nikdy neuvědomil, že takové kritické stadium planetární evoluce může být spojeno se vznikem života," dodal. "Tento výsledek omezuje, kde by v naší sluneční soustavě a dalších mohl vzniknout život." Vyžaduje pás asteroidů, kde planetesimály mohou dorůst do kritické velikosti? asi 500 kilometrů v průměru? a mechanismus, který tato těla naruší a dodá je do vnitřní sluneční soustavy. “
Jupiter řídí dodávku planetesimálů do naší vnitřní sluneční soustavy, uvedla Lauretta, čímž omezuje šance, že planety a měsíce vnější sluneční soustavy budou zásobovány reaktivními formami fosforu používaného biomolekuly nezbytnými pro pozemský život.
Sluneční soustavy, které postrádají objekt velikosti Jupiteru, který může narušit asteroidy bohaté na minerální látky směrem k pozemským planetám, mají také vyhlídky na rozvoj života, dodala Lauretta.
Pasek mluví o výzkumu dnes (24. srpna) na 228. národním setkání Americké chemické společnosti ve Philadelphii. Práce je financována programem NASA Astrobiologie: Exobiologie a evoluční biologie.
Původní zdroj: UA News Release
