حقوق الصورة: جامعة أريزونا
اكتشف علماء جامعة أريزونا أن النيازك ، وخاصة النيازك الحديدية ، ربما كانت حاسمة في تطور الحياة على الأرض.
يظهر بحثهم أن النيازك يمكن أن توفر بسهولة المزيد من الفوسفور مما يحدث بشكل طبيعي على الأرض - ما يكفي من الفوسفور لإحداث جزيئات حيوية تتجمع في نهاية المطاف في كائنات حية ومتكررة.
الفوسفور أمر أساسي في الحياة. وهو يشكل العمود الفقري للحمض النووي الريبي والحمض النووي الريبي لأنه يربط القواعد الجينية لهذه الجزيئات في سلاسل طويلة. إنه حيوي لعملية التمثيل الغذائي لأنه مرتبط بالوقود الأساسي للحياة ، أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، الطاقة التي تدعم النمو والحركة. والفوسفور جزء من العمارة الحية؟ في الفوسفوليبيدات التي تشكل جدران الخلايا وعظام الفقاريات.
قال ماثيو أ.باسيك ، مرشح الدكتوراه في قسم علوم الكواكب في UA ومختبر القمر والكواكب: "فيما يتعلق بالكتلة ، يعد الفوسفور خامس أهم عنصر بيولوجي بعد الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين".
ولكنه أضاف أنه من حيث الغموض ، كانت الحياة البرية الفسفور لغزا.
الفوسفور أكثر ندرة في الطبيعة من الهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين.
يستشهد باسيك بدراسات حديثة تُظهر وجود ذرة فوسفور واحدة تقريبًا لكل 2.8 مليون ذرة هيدروجين في الكون ، و 49 مليون ذرة هيدروجين في المحيطات ، و 203 ذرات هيدروجين في البكتيريا. وبالمثل ، هناك ذرة فوسفور واحدة لكل 1400 ذرة أكسجين في الكون ، و 25 مليون ذرة أكسجين في المحيطات ، و 72 ذرة أكسجين في البكتيريا. أعداد ذرات الكربون و ذرات النيتروجين ، على التوالي ، لكل ذرة فوسفور واحدة هي 680 و 230 في الكون ، 974 و 633 في المحيطات ، و 116 و 15 في البكتيريا.
وقال باسيك "لأن الفوسفور نادر في البيئة أكثر منه في الحياة ، فإن فهم سلوك الفوسفور على الأرض المبكرة يعطي دلائل على أصل الحياة".
الشكل الأرضي الأكثر شيوعًا للعنصر هو معدن يسمى الأباتيت. عند مزجه بالماء ، لا يطلق الأباتيت سوى كميات صغيرة جدًا من الفوسفات. لقد حاول العلماء تسخين الأباتيت إلى درجات حرارة عالية ، ودمجها مع العديد من المركبات الغريبة فائقة الطاقة ، حتى تجريب مركبات الفسفور غير المعروفة على الأرض. وأشار باسيك إلى أن هذا البحث لم يفسر من أين يأتي فسفور الحياة.
بدأ باسيك العمل مع دانتي لوريتا ، الأستاذ المساعد في علوم الكواكب في جامعة كاليفورنيا ، على فكرة أن النيازك هي مصدر فوسفور الأرض الحي. استلهم العمل من تجارب لوريتا السابقة التي أظهرت أن الفوسفور أصبح مركزًا على الأسطح المعدنية المتآكلة في النظام الشمسي المبكر.
وقال لوريتا: "هذه الآلية الطبيعية لتركيز الفوسفور في وجود محفز عضوي معروف (مثل المعادن القائمة على الحديد) جعلني أعتقد أن التآكل المائي للمعادن النيزكية يمكن أن يؤدي إلى تكوين جزيئات حيوية مهمة تحمل الفوسفور".
قال باسيك "النيازك تحتوي على العديد من المعادن المختلفة التي تحتوي على الفوسفور". "أهمها ، الذي عملنا معه مؤخرًا ، هو فوسفيد النيكل الحديدي ، المعروف باسم شريبيرسايت".
Schreibersite هو مركب معدني نادر للغاية على الأرض. ولكنه منتشر في كل مكان في النيازك ، خاصة النيازك الحديدية ، التي تتخللها حبيبات الشرايبيرسايت أو الشظايا ذات اللون الوردي الشرايبيرسايت.
في أبريل الماضي ، قام باسيك ، جامعة فيرجينيا ، جامعة فيرجينيا سميث ، ولوريتا بخلط شريبيرسايت مع درجة حرارة الغرفة والمياه العذبة المتأينة. ثم قاموا بتحليل الخليط السائل باستخدام الرنين المغناطيسي النووي الرنين المغناطيسي.
قال باسيك "رأينا مجموعة كاملة من مركبات الفوسفور المختلفة التي يتم تشكيلها". "واحدة من أكثرها إثارة للاهتمام كانت P2-O7 (ذرتان فورفور مع سبع ذرات أكسجين) ، وهي واحدة من أكثر أشكال الفوسفات المفيدة كيميائيا حيويا ، على غرار ما هو موجود في ATP".
وقال باسيك إن التجارب السابقة شكلت P2-07 ، ولكن في درجة حرارة عالية أو تحت ظروف قاسية أخرى ، ليس فقط عن طريق إذابة معدن في ماء بدرجة حرارة الغرفة.
وقال "هذا يسمح لنا بتقييد إلى حد ما حيث قد نشأت أصول الحياة". "إذا كنت ستعيش حياة تعتمد على الفوسفات ، فمن المحتمل أن تحدث بالقرب من منطقة للمياه العذبة حيث سقط نيزك مؤخرًا. يمكننا أن نذهب حتى الآن ، ربما ، لنقول أنه كان نيزكًا من الحديد. النيازك الحديدية لديها ما يقرب من 10 إلى 100 مرة أكبر من schreibersite مثل النيازك الأخرى.
"أعتقد أن النيازك كانت حاسمة لتطور الحياة بسبب بعض المعادن ، وخاصة مركب P2-07 ، الذي يستخدم في ATP ، في التمثيل الضوئي ، في تكوين روابط فوسفات جديدة مع المواد العضوية (مركبات تحتوي على الكربون) ، وفي قال باسيك ، مجموعة متنوعة من العمليات البيوكيميائية الأخرى.
قال لوريتا: "أعتقد أن أحد الجوانب الأكثر إثارة لهذا الاكتشاف هو حقيقة أن نيازك الحديد تتشكل من خلال عملية التمايز الكوكبي". أي أن اللبنات الأساسية للكواكب ، التي تسمى الكواكب الفلكية ، تشكل قلبًا معدنيًا وغطاء سيليكات. تمثل النيازك الحديدية النواة المعدنية ، وأنواع أخرى من النيازك ، تسمى الأكوندريت ، تمثل الوشاح.
وأضاف: "لم يدرك أحد على الإطلاق أن هذه المرحلة الحرجة في تطور الكواكب يمكن أن تقترن بأصل الحياة". "تقيد هذه النتيجة حيث يمكن أن تنشأ الحياة في نظامنا الشمسي وغيره. يتطلب حزام الكويكبات حيث يمكن أن تنمو الكائنات الكوكبية إلى حجم حرج؟ يبلغ قطرها حوالي 500 كيلومتر؟ وآلية لتعطيل هذه الأجسام وتسليمها إلى النظام الشمسي الداخلي ".
قال لوريتا إن كوكب المشتري يدفع إيصال الكائنات الكوكبية إلى نظامنا الشمسي الداخلي ، مما يحد من فرص تزويد كواكب وأقمار النظام الشمسي الخارجي بأشكال تفاعلية من الفوسفور الذي تستخدمه الجزيئات الحيوية الضرورية للحياة الأرضية.
وأضاف لوريتا أن الأنظمة الشمسية التي تفتقر إلى جسم بحجم المشتري الذي يمكن أن يزعج الكويكبات الغنية بالمعادن إلى الداخل نحو الكواكب الأرضية لديها أيضًا آفاق قاتمة لتطوير الحياة.
يتحدث باسيك عن البحث اليوم (24 أغسطس) في الاجتماع الوطني 228 للجمعية الكيميائية الأمريكية في فيلادلفيا. يتم تمويل العمل من قبل برنامج ناسا ، علم الأحياء الفضائي: علم الأحياء الخارجية وعلم الأحياء التطوري.
المصدر الأصلي: UA News Release
