Le prime forme di vita sulla Terra avevano bisogno di un piatto di ingredienti per esistere, ma uno di quegli ingredienti, il fosforo minerale, ha a lungo confuso gli scienziati. Nessuno sapeva in che modo il fosforo, uno dei sei principali elementi chimici della vita, divenne abbastanza abbondante sulla Terra all'inizio perché la vita esplodesse.
Ora, i ricercatori potrebbero avere la risposta; i laghi che prosperavano in luoghi asciutti sulla Terra primitiva probabilmente avevano un ruolo chiave nella fornitura di fosforo, i ricercatori hanno scritto in un nuovo studio pubblicato il 30 dicembre sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences.
La scoperta spiega come questo scarso minerale divenne abbondante nella zuppa primordiale della Terra. In parole povere, aiuta gli scienziati a capire come è nata la vita. "Per 50 anni, quello che viene chiamato" il problema del fosfato ", ha afflitto gli studi sull'origine della vita", ha affermato in una nota il co-ricercatore Jonathan Toner, ricercatore associato di scienze della Terra e dello spazio all'Università di Washington.
Il fosforo è cruciale per la vita come la conosciamo. Il minerale aiuta a formare la spina dorsale delle molecole di DNA e RNA; ancora lipidi o grassi che separano le cellule dall'ambiente circostante; e aiuta a fornire energia vitale, fungendo da componente principale in molecole come adenosina trifosfato o ATP.
Per indagare sul "problema del fosfato", i ricercatori nel nuovo studio hanno esaminato i laghi ricchi di carbonati, che si trovano in ambienti asciutti. Questi laghi, noti anche come laghi di soda, si formano quando l'acqua del paesaggio circostante sfocia in una depressione. L'evaporazione rende quindi l'acqua del lago salata e alcalina (il che significa che ha un pH elevato).
I ricercatori hanno effettuato misurazioni del fosforo nei laghi di soda di tutto il mondo, inclusi i laghi Mono e Searles della California, il lago Magadi del Kenya e il lago Lonar dell'India.
Mentre le concentrazioni di fosforo variavano in base alla stagione, questi laghi ricchi di carbonato avevano fino a 50.000 volte più fosforo di quanto si trovi nell'acqua di mare, nei fiumi e in altri tipi di laghi, secondo Toner e co-ricercatore David Catling, professore di Terra e spazio scienze all'Università di Washington.
Queste alte concentrazioni hanno suggerito che un processo naturale ha permesso al fosforo di accumularsi in questi laghi, hanno detto i ricercatori. Tuttavia, è stato difficile sperimentare sui laghi stessi, perché ospitano una splendida gamma di animali che influenzano la composizione chimica di ogni lago. Il Lago Magadi in Africa, ad esempio, ospita un famoso stormo di fenicotteri.
Per capire come un lago senza vita possa dare vita, i ricercatori hanno sperimentato acqua ricca di carbonato in bottiglia.
Il team ha osservato che, a causa del loro contenuto di carbonato, i laghi di soda hanno alti livelli di fosforo. Normalmente, il calcio nei laghi si lega al fosforo per rendere i minerali solidi di fosfato di calcio, che rendono i loro minerali costituenti inaccessibili alla vita. Ma nei laghi con alti livelli di carbonato, il carbonato supera il fosfato nel legame con il calcio. Di conseguenza, parte del fosfato è disponibile gratuitamente nell'acqua, secondo gli esperimenti condotti da Toner e Catling.
"È un'idea semplice, che è il suo fascino", ha detto Toner. "Risolve il problema del fosfato in modo elegante e plausibile."
È la stagione
Durante le stagioni secche, i livelli di fosfato possono aumentare nei laghi di soda, il che significa che questi corpi possono avere livelli di fosfato 1 milione volte più alti di quelli nell'acqua di mare.
"I livelli estremamente elevati di fosfato in questi laghi e stagni avrebbero scatenato reazioni che hanno messo il fosforo nei mattoni molecolari di RNA, proteine e grassi, tutti elementi necessari per avviare la vita", ha affermato Catling.
Circa 4 miliardi di anni fa, l'aria ricca di anidride carbonica della Terra avrebbe contribuito a creare tali laghi con alti livelli di fosforo, hanno detto i ricercatori. Questo perché i laghi ricchi di carbonato si formano spesso dove le atmosfere hanno alti livelli di anidride carbonica. Inoltre, l'anidride carbonica si dissolve nell'acqua, rendendola più acida, che a sua volta libera il fosforo dalle rocce.
"La Terra primordiale era un luogo vulcanicamente attivo, quindi avresti avuto un sacco di roccia vulcanica fresca che reagiva con l'anidride carbonica e forniva carbonato e fosforo ai laghi", ha detto Toner. "La Terra primordiale avrebbe potuto ospitare molti laghi ricchi di carbonati, che avrebbero avuto concentrazioni di fosforo abbastanza alte da dare inizio alla vita".
Questo studio integra un altro documento pubblicato dai due ricercatori nel 2019, che mostra che i laghi di soda possono anche fornire ampio cianuro, una sostanza chimica che è mortale per l'uomo ma non per i microbi primitivi. Il cianuro avrebbe potuto sostenere la formazione di aminoacidi e nucleotidi, i mattoni delle proteine, del DNA e dell'RNA - in sostanza, gli ingredienti chiave della vita, hanno detto i ricercatori.
