Кредитна снимка: Университет в Аризона
Учените от Университета в Аризона са открили, че метеоритите, по-специално железните метеорити, може да са били от решаващо значение за развитието на живота на Земята.
Техните изследвания показват, че метеоритите лесно биха могли да осигурят повече фосфор, отколкото естествено се среща на Земята - достатъчно фосфор, който да доведе до биомолекули, които в крайна сметка се събраха в живи, размножаващи се организми.
Фосфорът е централен за живота. Той образува основата на ДНК и РНК, защото свързва генетичните основи на тези молекули в дълги вериги. Той е жизненоважен за метаболизма, тъй като е свързан с основното гориво за живота, аденозин трифосфат (АТФ), енергията, която засилва растежа и движението. А фосфорът е част от живата архитектура? тя е във фосфолипидите, които изграждат клетъчните стени и в костите на гръбначните животни.
„По отношение на масата фосфорът е петият най-важен биологичен елемент след въглерод, водород, кислород и азот“, казва Матю А. Пасек, кандидат на доктора в отдела за планетарни науки на ОА и Лунна и планетна лаборатория.
Но там, където земният живот е получил фосфор, е загадка, добави той.
Фосфорът е много по-рядък в природата, отколкото водород, кислород, въглерод и азот.
Пасек цитира скорошни изследвания, които показват, че има приблизително един фосфорен атом за всеки 2,8 милиона водородни атома в Космоса, всеки 49 милиона водородни атома в океаните и всеки 203 водородни атома в бактериите. По подобен начин има един фосфорен атом за всеки 1400 кислородни атома в Космоса, всеки 25 милиона кислородни атома в океаните и 72 кислородни атома в бактериите. Числата за въглеродните атоми и азотните атоми, съответно на един атом фосфор, са 680 и 230 в Космоса, 974 и 633 в океаните и 116 и 15 в бактериите.
"Тъй като фосфорът е много по-рядък в околната среда, отколкото в живота, разбирането на поведението на фосфор на ранната Земя дава улики за начало на живота", каза Пасек.
Най-разпространената наземна форма на елемента е минерал, наречен апатит. Когато се смеси с вода, апатит отделя само много малки количества фосфат. Учените са опитали нагряване на апатит до високи температури, комбинирайки го с различни странни, супер-енергийни съединения, дори експериментират с непознати на Земята фосфорни съединения. Това изследване не обясни откъде идва фосфорът в живота, отбеляза Пасек.
Пасек започва да работи с Данте Лаурета, асистент от Американския професор по планетарни науки, с идеята, че метеоритите са източник на жив фосфор на Земята. Работата е вдъхновена от предишните експерименти на Лаурета, които показват, че фосфорът се концентрира върху метални повърхности, които корозират в ранната Слънчева система.
„Този естествен механизъм на концентрация на фосфор в присъствието на известен органичен катализатор (като метал на желязна основа) ме накара да мисля, че водната корозия на метеоритни минерали може да доведе до образуването на важни биомолекули, съдържащи фосфор“, казва Лаурета.
"Метеоритите имат няколко различни минерали, които съдържат фосфор", каза Пасек. „Най-важният, с който работихме напоследък, е фосфидът на желязо-никел, известен като шрейберзит.“
Шрайберсите е метално съединение, което е изключително рядко на Земята. Но той е повсеместен при метеоритите, особено на железните метеорити, които са осеяни със зърнести шрейберзит или се плъзгат с розово оцветени шрейберзитни вени.
Миналият април Pasek, студент на университета във Вирджиния Смит и Lauretta смесиха шриберсит със стайна температура, прясна, йонизирана вода. След това те анализираха течната смес, използвайки ЯМР, ядрено-магнитен резонанс.
"Видяхме цял набор от различни фосфорни съединения", каза Пасек. „Една от най-интересните, която открихме, беше P2-O7 (два форфорови атома със седем кислородни атома), една от най-полезните биохимични форми на фосфат, подобна на тази, която се намира в АТФ.“
Предишните експерименти са образували P2-07, но при висока температура или при други екстремни условия, а не чрез просто разтваряне на минерал във вода със стайна температура, каза Пасек.
"Това ни позволява да ограничим докъде може да е възникнал произходът на живота", каза той. „Ако ще имате живот на основата на фосфати, вероятно би трябвало да се случи близо до сладководен район, където метеорит наскоро е паднал. Можем да стигнем толкова далеч, може би, за да кажем, че беше железен метеорит. Железните метеорити имат от около 10 до 100 пъти повече шрейберзит, отколкото другите метеорити.
„Мисля, че метеоритите са били критични за развитието на живота поради някои от минералите, особено съединението Р2-07, което се използва в АТФ, при фотосинтезата, за образуването на нови фосфатни връзки с органични вещества (съединения, съдържащи въглерод), и в различни други биохимични процеси “, каза Пасек.
„Мисля, че един от най-вълнуващите аспекти на това откритие е фактът, че железните метеорити се образуват чрез процеса на планетна минимална диференциация“, казва Лаурета. Тоест строителните блокове на планетите, наречени планестесмали, образуват едновременно метално ядро и силикатна мантия. Железните метеорити представляват металното ядро, а други видове метеорити, наречени ахондрити, представляват мантията.
„Никой никога не е осъзнавал, че такъв критичен етап в планетарната еволюция може да бъде свързан с произхода на живота“, добави той. „Този резултат ограничава откъде, в нашата Слънчева система и други, животът може да възникне. Необходим е астероиден колан, където планетесималите могат да нараснат до критичен размер? около 500 километра в диаметър? и механизъм за разрушаване на тези тела и предаването им във вътрешната слънчева система. "
Юпитер задвижва доставката на планетесимали към вътрешната ни слънчева система, каза Лаурета, като по този начин ограничава шансовете, че външните планети и луни на Слънчевата система ще бъдат снабдени с реактивните форми на фосфор, използвани от биомолекулите, необходими за живота на земята.
Слънчевите системи, които нямат обект с размер на Юпитер, който може да смущава богати на минерали астероиди навътре към земните планети, също имат неясни перспективи за развитие на живот, добави Лаурета.
Пасек говори за изследванията днес (24 август) на 228-ата национална среща на Американското химическо общество във Филаделфия. Работата се финансира от програмата на НАСА, Астробиология: Екзобиология и Еволюционна биология.
Оригинален източник: UA News Release
