קרדיט תמונה: אוניברסיטת אריזונה
מדענים מאוניברסיטת אריזונה גילו כי מטאוריטים, במיוחד מטאוריטים מברזל, עשויים להיות קריטיים להתפתחות החיים על כדור הארץ.
מחקריהם מראים שמטאוריטים בקלות יכלו לספק יותר זרחן ממה שמתרחש באופן טבעי בכדור הארץ - מספיק זרחן שיוליד ביולקולקולות אשר התאספו בסופו של דבר לאורגניזמים חיים ומשכפלים.
זרחן הוא מרכזי בחיים. זה מהווה את עמוד השדרה של DNA ו- RNA מכיוון שהוא מחבר את הבסיסים הגנטיים של המולקולות הללו לשרשראות ארוכות. זה חיוני למטבוליזם מכיוון שהוא קשור לדלק הבסיסי של החיים, אדנוזין טריפוספט (ATP), האנרגיה שמפעילה צמיחה ותנועה. והזרחן הוא חלק מהארכיטקטורה החיה? זה בזרחן המרכיב את דפנות התא ובעצמות חוליות.
"מבחינת המסה, זרחן הוא היסוד הביולוגי החמישי בחשיבותו, אחרי פחמן, מימן, חמצן וחנקן", אמר מתיו א. פסק, מועמד לדוקטורט במחלקה למדעי הפלנטה של UA ומעבדת הירח והפלנטרית.
אולם היכן שהחיים היבשתיים קיבלו זרחן היה תעלומה, הוסיף.
הזרחן נדיר הרבה יותר בטבע מאשר מימן, חמצן, פחמן וחנקן.
פסק מצטט מחקרים אחרונים המראים כי קיים אטום זרחן אחד לכל 2.8 מיליון אטומי מימן בקוסמוס, כל 49 מיליון אטומי מימן באוקיינוסים וכל 203 אטומי מימן בחיידקים. באופן דומה, יש אטום זרחן יחיד עבור כל 1,400 אטומי חמצן בקוסמוס, כל 25 מיליון אטומי חמצן באוקיינוסים ו 72 אטומי חמצן בחיידקים. המספרים של אטומי פחמן ואטומי חנקן בהתאמה לאטום זרחן בודד הם 680 ו -230 בקוסמוס, 974 ו -633 באוקיינוסים, ו- 116 ו -15 בחיידקים.
"מכיוון שזרחן פחות נדיר בסביבה מאשר בחיים, הבנת ההתנהגות של זרחן על כדור הארץ הקדום נותנת רמזים למקור החיים", אמר פסק.
הצורה היבשתית הנפוצה ביותר של היסוד היא מינרל הנקרא אפטיט. כאשר מערבבים עם מים, אפטיט משחרר רק כמויות קטנות מאוד של פוספט. מדענים ניסו לחמם את אפטיט לטמפרטורות גבוהות, תוך שילובו עם תרכובות מוזרות וסופר-אנרגיות שונות, ואפילו ניסו עם תרכובות זרחן שלא נודעו על כדור הארץ. מחקר זה לא הסביר מאיפה נובע זרחן החיים, ציין פסק.
פסק החל לעבוד עם דנטה לורטה, פרופסור למדעי הפלנטה באיחוד האמירויות, על הרעיון שמטאוריטים הם המקור לזרחן של כדור הארץ החי. העבודה נוצרה בהשראת הניסויים הקודמים של לורטה שהראו כי זרחן התרכז במשטחי מתכת שהתאוששו במערכת השמש המוקדמת.
"מנגנון טבעי זה של ריכוז זרחן בנוכחות זרז אורגני ידוע (כמו מתכת מבוססת ברזל) גרם לי לחשוב שקורוזיה מימית של מינרלים מטאוריטיים עלולה להוביל להיווצרות ביו-מולקולות בעלות זרחן חשובים," אמרה לורטה.
"למטאוריטים יש כמה מינרלים שונים המכילים זרחן," אמר פסק. "החשוב ביותר שעבדנו איתו לאחרונה הוא פוספיד ברזל-ניקל, המכונה שרייברסייט."
שרייברסייט הוא תרכובת מתכתית הנדירה ביותר בכדור הארץ. אבל זה נמצא בכל מקום במטאריטים, במיוחד מטאוריטים מברזל, המושרים בגרגרי שרייברטיט או מופרעים בוורידים שנמצאים בצבע ורדרד.
באפריל האחרון, פסק, איחוד האמירויות הערביות לתואר ראשון וירג'יניה סמית ', ולורטה שילבו שרייברייט עם מים בטמפרטורת החדר, מים טריים ומיוננים. לאחר מכן הם ניתחו את תערובת הנוזל בעזרת NMR, תהודה מגנטית גרעינית.
"ראינו שלל שלם של תרכובות זרחן שונות נוצרות", אמר פסק. "אחד המעניינים שמצאנו היה P2-O7 (שני אטומי פורפורוס עם שבעה אטומי חמצן), אחת הצורות היותר שימושיות של פוספט, בדומה למה שנמצא ב- ATP."
ניסויים קודמים יצרו P2-07, אך בטמפרטורה גבוהה או בתנאים קיצוניים אחרים, לא פשוט על ידי המסת מינרל במים בטמפרטורת החדר, אמר Pasek.
"זה מאפשר לנו להגביל במקומות מסוימים את מקורות החיים," אמר. "אם אתה עומד לחיות חיים מבוססי פוספטים, סביר להניח שהיה צריך להתרחש ליד אזור מים מתוקים בו נפל לאחרונה מטאוריט. אנו יכולים להרחיק לכת, אולי, כמו לומר מטאוריט ברזל. מטאוריטים מברזל יש פי 10 עד מאה פעמים יותר מסרייברייטים כמו מטאוריטים אחרים.
"אני חושב שמטאוריטים היו קריטיים להתפתחות החיים בגלל חלק מהמינרלים, במיוחד תרכובת P2-07, המשמשת ב- ATP, בפוטוסינתזה, ביצירת קשרי פוספט חדשים עם אורגנים (תרכובות המכילות פחמן), וב מגוון תהליכים ביוכימיים אחרים, "אמר פסק.
"אני חושב שאחד ההיבטים המרגשים ביותר של הגילוי הזה הוא העובדה שמטאוריטים מברזל נוצרים בתהליך של בידול פלנטסימלי," אמרה לורטה. כלומר אבני הבניין של כוכבי לכת, המכונים פלנטסטמלים, מהווים גם גרעין מתכתי וגם מעטפת סיליקט. מטאוריטים מברזל מייצגים את הגלעין המתכתי, וסוגים אחרים של מטאוריטים, הנקראים אכונריטים, מייצגים את המעטפת.
"איש מעולם לא הבין שניתן לחבר שלב כה קריטי באבולוציה פלנטרית למקור החיים", הוסיף. "תוצאה זו מגבילה היכן, במערכת השמש שלנו ואחרים, החיים עלולים להיווצר. זה דורש חגורת אסטרואידים בה פלנטימלים יכולים לגדול לגודל קריטי? בקוטר של כ -500 ק"מ? ומנגנון לשיבוש הגופים האלה ולהעברתם למערכת השמש הפנימית. "
יופיטר מניע את מסירת הפלנטימלים למערכת השמש הפנימית שלנו, אמרה לורטה, ובכך מגביל את הסיכוי שכוכבי לכת וירחים חיצוניים יסופקו עם צורות תגוביות של זרחן המשמשים את המולקולות הביולוגיות החיוניות לחיים יבשתיים.
לורטה הוסיפה למערכות סולאריות שחסרות עצם בגודל יופיטר שיכולים לפגוע באסטרואידים עשירים במינרלים כלפי פנים לכוכבי לכת יבשתיים.
פסק מדבר על המחקר היום (24 באוגוסט) בפגישה הארצית 228 של החברה האמריקאית לכימיקלים בפילדלפיה. העבודה ממומנת על ידי תוכנית נאס"א, Astrobiology: Exobiology and Evolutionary Biology.
המקור המקורי: מהדורת חדשות UA
