Credito di immagine: Università dell'Arizona
Gli scienziati dell'Università dell'Arizona hanno scoperto che i meteoriti, in particolare i meteoriti di ferro, potrebbero essere stati fondamentali per l'evoluzione della vita sulla Terra.
La loro ricerca mostra che i meteoriti avrebbero potuto facilmente fornire più fosforo di quanto si verifichi naturalmente sulla Terra - abbastanza fosforo per dare origine a biomolecole che alla fine si sono assemblate in organismi viventi e replicanti.
Il fosforo è centrale nella vita. Costituisce la spina dorsale del DNA e dell'RNA perché collega le basi genetiche di queste molecole in lunghe catene. È vitale per il metabolismo perché è collegato al combustibile fondamentale della vita, l'adenosina trifosfato (ATP), l'energia che alimenta la crescita e il movimento. E il fosforo fa parte dell'architettura vivente? è nei fosfolipidi che compongono le pareti cellulari e nelle ossa dei vertebrati.
"In termini di massa, il fosforo è il quinto elemento biologico più importante, dopo carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto", ha affermato Matthew A. Pasek, candidato al dottorato nel dipartimento di scienze planetarie degli Emirati Arabi Uniti e in Lunar and Planetary Laboratory.
Ma dove la vita terrestre ha ottenuto il suo fosforo è stato un mistero, ha aggiunto.
Il fosforo è molto più raro in natura rispetto all'idrogeno, all'ossigeno, al carbonio e all'azoto.
Pasek cita studi recenti che mostrano che esiste circa un atomo di fosforo per ogni 2,8 milioni di atomi di idrogeno nel cosmo, ogni 49 milioni di atomi di idrogeno negli oceani e ogni 203 atomi di idrogeno nei batteri. Allo stesso modo, esiste un singolo atomo di fosforo per ogni 1.400 atomi di ossigeno nel cosmo, ogni 25 milioni di atomi di ossigeno negli oceani e 72 atomi di ossigeno nei batteri. I numeri degli atomi di carbonio e di azoto, rispettivamente, per singolo atomo di fosforo sono 680 e 230 nel cosmo, 974 e 633 negli oceani e 116 e 15 nei batteri.
"Poiché il fosforo è molto più raro nell'ambiente che nella vita, comprendere il comportamento del fosforo sulla Terra primitiva fornisce indizi sull'origine della vita", ha detto Pasek.
La forma terrestre più comune dell'elemento è un minerale chiamato apatite. Se miscelato con acqua, l'apatite rilascia solo piccole quantità di fosfato. Gli scienziati hanno provato a riscaldare l'apatite ad alte temperature, combinandolo con vari composti strani, super energetici, anche sperimentando composti fosforo sconosciuti sulla Terra. Questa ricerca non ha spiegato da dove provenga il fosforo della vita, ha osservato Pasek.
Pasek iniziò a lavorare con Dante Lauretta, assistente professore di scienze planetarie della UA, sull'idea che i meteoriti sono la fonte del fosforo della Terra vivente. Il lavoro è stato ispirato dai precedenti esperimenti di Lauretta che hanno dimostrato che il fosforo si concentrava su superfici metalliche corrose nel primo sistema solare.
"Questo meccanismo naturale di concentrazione di fosforo in presenza di un noto catalizzatore organico (come il metallo a base di ferro) mi ha fatto pensare che la corrosione acquosa dei minerali meteorici potrebbe portare alla formazione di importanti biomolecole contenenti fosforo", ha detto Lauretta.
"I meteoriti hanno diversi minerali che contengono fosforo", ha detto Pasek. "Il più importante, con cui abbiamo lavorato di recente, è il fosfuro di ferro-nichel, noto come schreibersite."
Schreibersite è un composto metallico estremamente raro sulla Terra. Ma è onnipresente nei meteoriti, in particolare i meteoriti di ferro, che sono conditi con grani di schreibersite o scheggiati con vene di schreibersite di colore rosato.
Lo scorso aprile, Pasek, Virginia University e Lauretta, laureandosi negli Emirati Arabi Uniti, hanno mescolato la schriebersite con acqua fresca, deionizzata a temperatura ambiente. Hanno quindi analizzato la miscela liquida usando NMR, risonanza magnetica nucleare.
"Abbiamo visto un sacco di diversi composti di fosforo in formazione", ha detto Pasek. "Uno dei più interessanti che abbiamo trovato è stato P2-O7 (due atomi di fosforo con sette atomi di ossigeno), una delle forme più biochimicamente utili di fosfato, simile a quello che si trova nell'ATP".
Esperimenti precedenti hanno formato P2-07, ma ad alta temperatura o in altre condizioni estreme, non semplicemente dissolvendo un minerale in acqua a temperatura ambiente, ha detto Pasek.
"Questo ci consente di limitare in qualche modo le origini della vita", ha detto. “Se hai una vita a base di fosfato, probabilmente dovrebbe accadere vicino a una regione di acqua dolce dove un meteorite è recentemente caduto. Possiamo andare così lontano, forse, per dire che era un meteorite di ferro. I meteoriti di ferro hanno da 10 a 100 volte più schreibersite di altri meteoriti.
"Penso che i meteoriti siano stati fondamentali per l'evoluzione della vita a causa di alcuni minerali, in particolare il composto P2-07, che viene utilizzato nell'ATP, nella fotosintesi, nella formazione di nuovi legami fosfato con sostanze organiche (composti contenenti carbonio), e in una varietà di altri processi biochimici ", ha detto Pasek.
"Penso che uno degli aspetti più interessanti di questa scoperta sia il fatto che i meteoriti di ferro si formano attraverso il processo di differenziazione planetaria", ha detto Lauretta. Cioè, i mattoni dei pianeti, chiamati planestesmals, formano sia un nucleo metallico che un mantello di silicato. I meteoriti di ferro rappresentano il nucleo metallico e altri tipi di meteoriti, chiamati acondriti, rappresentano il mantello.
"Nessuno si è mai reso conto che uno stadio così critico nell'evoluzione planetaria potrebbe essere associato all'origine della vita", ha aggiunto. “Questo risultato limita dove, nel nostro sistema solare e in altri, la vita potrebbe avere origine. Richiede una cintura di asteroidi in cui i planetesimi possono raggiungere dimensioni critiche? circa 500 chilometri di diametro? e un meccanismo per distruggere questi corpi e consegnarli al sistema solare interno. "
Giove guida la consegna dei planetesimi al nostro sistema solare interno, ha detto Lauretta, limitando così le possibilità che i pianeti e le lune del sistema solare esterno saranno forniti con le forme reattive di fosforo utilizzate dalle biomolecole essenziali per la vita terrestre.
I sistemi solari privi di un oggetto di dimensioni di Giove in grado di perturbare gli asteroidi ricchi di minerali verso l'interno verso i pianeti terrestri hanno anche scarse prospettive di sviluppo della vita, ha aggiunto Lauretta.
Pasek sta parlando della ricerca oggi (24 agosto) al 228 ° meeting nazionale dell'American Chemical Society a Filadelfia. Il lavoro è finanziato dal programma NASA, Astrobiology: Exobiology and Evolutionary Biology.
Fonte originale: UA News Release
