Първите форми на живот на Земята се нуждаеха от пу-блюда със съставки, но една от тези съставки, минералът фосфор, отдавна озадачава учените. Никой не знаеше как фосфорът, един от шестте основни химични елемента на живота, стана достатъчно богат на ранната Земя, за да избухне живот.
Сега изследователите може да имат отговора; езера, които процъфтявали в сухи места на ранна Земя, вероятно са играли ключова роля за снабдяването с фосфор, пишат изследователите в ново проучване, публикувано на 30 декември в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences.
Откритието обяснява как този оскъден минерал е изобилствал в изконната земна супа. Казано по-просто, това помага на учените да разберат как е възникнал вероятният живот. „В продължение на 50 години това, което се нарича„ проблем с фосфатите “, е обсебило проучвания за произхода на живота“, казва в изявление съ-изследователят Джонатан Тонер, доцент по научни изследвания на Земята и Космоса във Вашингтонския университет.
Фосфорът е от решаващо значение за живота, както го познаваме. Минералът помага за формирането на основата на молекулите на ДНК и РНК; котва липиди или мазнини, които отделят клетките от околната среда около тях; и спомага за осигуряването на жизнена енергия, служейки като основен компонент в молекули като аденозин трифосфат или АТФ.
За да проучат „проблема с фосфатите“, изследователите в новото изследване разгледаха богатите на карбонати езера, които се намират в суха среда. Тези езера, известни още като содни езера, се образуват, когато водата от околния пейзаж изтича в депресия. След това изпаряването превръща езерната вода в солена и алкална (което означава, че има високо pH).
Изследователите направиха измервания на фосфор в содалните езера по целия свят, включително в калифорнийските езера Моно и Сирлс, езерото Магади в Кения и лонарското езеро в Индия.
Докато концентрациите на фосфор варирали според сезона, тези богати на карбонати езера имали до 50 000 пъти повече фосфор, отколкото се намира в морска вода, реки и други видове езера, според Toner и съизследователят на изследването Дейвид Кетлинг, професор по Земята и Космоса науки в Университета на Вашингтон.
Тези високи концентрации предполагат, че естествен процес позволява на фосфора да се натрупва в тези езера, казват изследователите. Трудно беше обаче да експериментирате върху самите езера, защото те приютяват прекрасен масив от животни, които влияят на химичния състав на всяко езеро. Африканското езеро Магади, например, е дом на известен стадо фламинго.
За да разберат как безжизненото езеро може да породи живот, изследователите експериментират върху богата на карбонати вода в бутилки.
Екипът отбеляза, че поради съдържанието на карбонати содовите езера имат високи нива на фосфор. Обикновено калцият в езера се свързва с фосфор, за да направи твърди минерали от калциев фосфат, които правят съставните им минерали недостъпни за живота. Но в езера с високи нива на карбонат карбонатът надхвърля фосфата при свързване с калция. В резултат на това част от фосфата е свободно на разположение във водата, според експериментите, направени от Toner and Catling.
"Това е пряма идея, която е нейната привлекателност", каза Тонер. "Той решава проблема с фосфатите по елегантен и правдоподобен начин."
„Това е сезонът
По време на сухите сезони нивата на фосфатите могат да се увеличат в содовите езера, което означава, че тези тела могат да имат фосфатни нива 1 милион пъти по-високи от тези в морската вода.
„Изключително високите нива на фосфати в тези езера и водоеми биха предизвикали реакции, които вкарват фосфор в молекулните градивни елементи на РНК, протеини и мазнини, всички от които са необходими, за да се продължи животът“, казва в изявлението Кетлинг.
Преди около 4 милиарда години въздухът, богат на въглероден диоксид в Земята, би помогнал за създаването на такива езера с високи нива на фосфор, казват изследователите. Това е така, защото богатите на карбонати езера често се образуват там, където атмосферата има високи нива на въглероден диоксид. Освен това въглеродният диоксид се разтваря във вода, което го прави по-кисел, което от своя страна освобождава фосфор от скалите.
"Ранната Земя беше вулканично активно място, така че бихте имали много свежи вулканични скали, които реагират с въглероден диоксид и доставят карбонат и фосфор на езерата", каза Тонер. "Ранната Земя можеше да е домакин на много богати на карбонати езера, които биха имали достатъчно високи концентрации на фосфор, за да започнат живота."
Това проучване допълва друга книга, публикувана през 2019 г. от двамата изследователи, която показва, че содовите езера също могат да доставят достатъчно цианид, химикал, който е смъртоносен за хората, но не и за примитивните микроби. Цианидът би могъл да подкрепи образуването на аминокиселини и нуклеотиди, градивните елементи на протеини, ДНК и РНК - по същество ключовите съставки на живота, казват изследователите.
