Перші форми життя на Землі потребували пу-блюдо інгредієнтів, щоб існувати, але один із цих інгредієнтів, мінеральний фосфор, давно спантеличив учених. Ніхто не знав, як фосфор, один з шести основних хімічних елементів життя, на ранній Землі став достатньою, щоб життя вибухнуло.
Тепер у дослідників може бути відповідь; озера, які процвітали в сухих місцях на ранній Землі, ймовірно, відігравали ключову роль у постачанні фосфору, писали дослідники в новому дослідженні, опублікованому 30 грудня в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Знахідка пояснює, як цей дефіцитний мінерал став рясним у первинному супі Землі. Простіше кажучи, це допомагає вченим зрозуміти, як виникло життя. "Протягом 50 років, що називається" проблемою з фосфатами ", було зафіксовано дослідження походження життя", - йдеться в повідомленні співдослідника Джонатана Тонера, доцента з наук про Землю та космічні науки з Вашингтонського університету.
Фосфор важливий для життя, як ми його знаємо. Мінерал допомагає формувати основу молекул ДНК та РНК; закріплює ліпіди або жири, які відокремлюють клітини від навколишнього середовища; і допомагає забезпечити життєву енергію, слугуючи основним компонентом у молекулах, таких як аденозинтрифосфат або АТФ.
Щоб дослідити "фосфатну проблему", дослідники в новому дослідженні розглядали багаті на карбонати озера, які знаходяться в сухому середовищі. Ці озера, також відомі як содові озера, утворюються, коли вода з навколишнього ландшафту впадає в депресію. Потім випаровування перетворює в озерній воді солону і лужну (це означає, що вона має високий рН).
Дослідники проводили вимірювання фосфору в содових озерах по всьому світу, включаючи Каліфорнійські озера Моно і Серл, Кенійське озеро Маґаді та озеро Лонар Індії.
Незважаючи на те, що концентрація фосфору змінювалася в залежності від сезону, ці багаті карбонатом озера мали в 50 000 разів більше фосфору, ніж у морській воді, річках та інших видах озер, за словами Тонера та дослідника дослідження Девіда Кетлінга, професора Землі та космосу наук у Університеті Вашингтона.
Ці високі концентрації свідчать про те, що природний процес дозволив фосфору накопичуватися в цих озерах, вважають дослідники. Однак експериментувати на самих озерах було важко, адже вони приймають чудовий масив тварин, які впливають на хімічний склад кожного озера. Африканське озеро Магаді, наприклад, є домом для знаменитої зграї фламінго.
Щоб зрозуміти, як безжизне озеро може породжувати життя, дослідники експериментували на багатій на карбонати воді у пляшках.
Команда зазначила, що через вміст карбонату содові озера мають високий рівень фосфору. Зазвичай кальцій в озерах зв'язується з фосфором, щоб зробити тверді мінерали фосфату кальцію, які роблять їх складовими мінералами недоступними для життя. Але в озерах з високим рівнем карбонату карбонат перевершує фосфат у зв’язку з кальцієм. Як результат, деякі фосфати вільно доступні у воді, згідно з експериментами Toner and Catling.
"Це відверта ідея. Це її привабливість", - сказав Тонер. "Це вирішує проблему з фосфатами елегантно та правдоподібно".
"Це сезон
У посушливі сезони рівень фосфатів може спричинятись у содових озерах, тобто ці органи можуть мати рівень фосфатів у 1 мільйон разів більший, ніж у морській воді.
"Надзвичайно високий рівень фосфатів у цих озерах та ставках спричинив би реакції, які вводять фосфор у молекулярні будівельні блоки РНК, білків та жирів. Все це було потрібно для того, щоб продовжувати життя", - заявив Кетлінг у заяві.
Близько 4 мільярдів років тому повітря, багате вуглекислим газом на Землі, допомогло б створити такі озера з високим рівнем фосфору, вважають дослідники. Це тому, що озера, багаті на карбонати, часто утворюються там, де в атмосфері високий рівень вуглекислого газу. Крім того, вуглекислий газ розчиняється у воді, роблячи його більш кислим, що, в свою чергу, виділяє фосфор з гірських порід.
"Рання Земля була вулканічно активним місцем, тому у вас було б багато свіжих вулканічних порід, що реагували з вуглекислим газом і постачали озера карбонатом і фосфором", - сказав Тонер. "Рання Земля могла б розмістити багато багатих карбонатами озер, які мали б достатньо високі концентрації фосфору, щоб почати життя".
Це дослідження доповнює ще один документ двох дослідників, опублікований у 2019 році, який показує, що газовані озера також можуть доставляти достатньо ціаніду, хімічної речовини, смертельно небезпечної для людини, але не для примітивних мікробів. Ціанід міг підтримати утворення амінокислот та нуклеотидів, будівельних блоків білків, ДНК та РНК - по суті, ключових інгредієнтів життя, вважають дослідники.
