Содени езера в ранната Земя са помогнали за възникването на живота

Първите форми на живот на Земята са се нуждаели от много съставки, но една от тези съставки, минералът фосфор, отдавна озадачава учените. Никой не знае как фосфорът, един от шестте основни химични елемента на живота, е станал достатъчно изобилен в ранната Земя, за да стартира живот.

Сега изследователи може да са намерили отговора – езера, които процъфтяват в сухи места на ранната Земя, вероятно са играли ключова роля за снабдяването с фосфор, пишат учени в ново изследване, публикувано на 30 декември в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences.

Откритието обяснява как този оскъден минерал е станал в изобилие в първичната супа на Земята. Казано по-просто, това помага на учените да разберат как вероятно е възникнал животът. „В продължение на 50 години това, което се нарича„ проблем с фосфатите “, е обсебило проучванията за произход на живота“, казва в изявление изследователят Джонатан Тонер, научен сътрудник по науки за Земята и Космоса в Университета във Вашингтон.

Фосфорът е от решаващо значение за живота, какъвто го познаваме. Минералът помага за формирането на основата на молекулите на ДНК и РНК; котва за 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 разглеждат богатите на карбонати езера, които се намират в суха среда. Тези езера, известни още като содови 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 правят измервания на фосфора в содови езера по целия свят, включително калифорнийските езера Моно и Сирлс, езерото Магади в Кения и езерото Лонар в Индия.

Макар концентрациите на фосфор да варират според сезона, тези богати на карбонати езера имали до 50 000 пъти повече фосфор, отколкото в морска вода, в реките или в други видове езера, според Дейвид Кетлинг, професор по науки за Земята и Космоса в Университета на Вашингтон.

Тези високи концентрации предполагат, че естествен процес позволява на фосфора да се натрупва в тези езера, казват изследователите. Трудно е било да се експериментира в самите езера, защото те приютяват много видове животни, които влияят на химичния състав на всяко езеро. Африканското езеро Магади, например, е дом на известното розово 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 езерата 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 превишава фосфата при свързване с калция. В резултат на това част от фосфата остава свободно и е на разположение във водата, според направените експерименти.

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 един от авторите на изследването, Деивид Кетлинг.

Преди около 4 милиарда години въздухът на Земята, богат на въглероден диоксид, би спомогнал 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 я прави по-кисела, което от своя страна освобождава фосфор от скалите.

„Ранната Земя е била вулканично активно място, така че са се образували много вулканични скали, които реагират с въглероден диоксид и доставят карбонат и фосфор на езерата“, казва Тонер.

Изследователите заключават: Ранната Земя е имала много богати на карбонати езера, в които е имало достатъчно високи концентрации на фосфор, за да започне животът.