Các dạng sống đầu tiên trên Trái đất cần một đĩa nguyên liệu pu pu tồn tại, nhưng một trong những thành phần đó, phốt pho khoáng sản, đã khiến các nhà khoa học bối rối từ lâu. Không ai biết làm thế nào phốt pho, một trong sáu nguyên tố hóa học chính của sự sống, trở nên đủ dồi dào trên Trái đất sơ khai để sự sống bùng nổ.
Bây giờ, các nhà nghiên cứu có thể có câu trả lời; Các hồ phát triển mạnh ở những vị trí khô ráo trên Trái đất sớm có khả năng đóng vai trò chính trong việc cung cấp phốt pho, các nhà nghiên cứu đã viết trong một nghiên cứu mới được công bố vào ngày 30 tháng 12 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science.
Phát hiện này giải thích làm thế nào khoáng chất khan hiếm này trở nên phong phú trong món súp nguyên thủy của Trái đất. Nói một cách đơn giản hơn, nó giúp các nhà khoa học hiểu được cuộc sống có thể phát sinh như thế nào. Nhà nghiên cứu Jonathan Toner, giáo sư nghiên cứu về Trái đất và khoa học vũ trụ tại Đại học Washington, cho biết: "Trong 50 năm, cái gọi là" vấn đề phốt phát "đã gây khó khăn cho các nghiên cứu về nguồn gốc sự sống.
Phốt pho rất quan trọng đối với cuộc sống như chúng ta biết. Khoáng chất giúp hình thành xương sống của các phân tử DNA và RNA; neo lipit, hoặc chất béo, tách các tế bào khỏi môi trường xung quanh chúng; và giúp cung cấp năng lượng cuộc sống, đóng vai trò là thành phần chính trong các phân tử như adenosine triphosphate hoặc ATP.
Để nghiên cứu "vấn đề phốt phát", các nhà nghiên cứu trong nghiên cứu mới đã xem xét các hồ giàu cacbonat, được tìm thấy trong môi trường khô. Những hồ này, còn được gọi là hồ soda, hình thành khi nước từ cảnh quan xung quanh chảy vào vùng trũng. Bốc hơi sau đó biến nước hồ mặn và kiềm (có nghĩa là nó có độ pH cao).
Các nhà nghiên cứu đã thực hiện các phép đo phốt pho trong các hồ soda trên toàn thế giới, bao gồm các hồ Mono và Searles của California, Hồ Magadi của Kenya và Hồ Lonar của Ấn Độ.
Trong khi nồng độ phốt pho thay đổi theo mùa, những hồ giàu cacbonat này có lượng phốt pho cao hơn tới 50.000 lần so với nước biển, sông và các loại hồ khác, theo Toner và nhà nghiên cứu David Catling, giáo sư về Trái đất và không gian. khoa học tại Đại học Washington.
Các nồng độ cao cho thấy rằng một quá trình tự nhiên cho phép phốt pho tích lũy trong các hồ này, các nhà nghiên cứu cho biết. Tuy nhiên, thật khó để thử nghiệm trên các hồ, bởi vì chúng lưu trữ một loạt các động vật lộng lẫy ảnh hưởng đến thành phần hóa học của mỗi hồ. Chẳng hạn, hồ Magadi của châu Phi là nơi sinh sống của một đàn hồng hạc nổi tiếng.
Để hiểu làm thế nào một hồ nước vô hồn có thể sinh ra sự sống, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm trên nước giàu carbonate trong chai.
Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng, do hàm lượng carbonate của chúng, hồ soda có hàm lượng phốt pho cao. Thông thường, canxi trong hồ liên kết với phốt pho để tạo ra các khoáng chất canxi photphat rắn, làm cho các khoáng chất cấu thành của chúng không thể tiếp cận được với sự sống. Nhưng trong các hồ có hàm lượng carbonate cao, carbonate sẽ loại bỏ phosphate trong liên kết với canxi. Kết quả là, một số phốt phát có sẵn miễn phí trong nước, theo các thí nghiệm được thực hiện bởi Toner và Catling.
"Đó là một ý tưởng đơn giản, đó là sự hấp dẫn của nó," Toner nói. "Nó giải quyết vấn đề phốt phát một cách thanh lịch và hợp lý."
'Đây là mùa
Trong mùa khô, nồng độ phốt phát có thể tăng vọt trong hồ soda, có nghĩa là những cơ thể này có thể có mức độ phốt phát cao hơn 1 triệu lần so với nước biển.
Catling nói: "Mức độ phốt phát cực cao trong các hồ và ao này sẽ thúc đẩy các phản ứng đưa phốt pho vào các khối xây dựng phân tử của RNA, protein và chất béo, tất cả đều cần thiết để có được sự sống".
Khoảng 4 tỷ năm trước, không khí giàu carbon dioxide của Trái đất sớm sẽ giúp tạo ra những hồ như vậy có hàm lượng phốt pho cao, các nhà nghiên cứu cho biết. Đó là bởi vì các hồ giàu cacbonat thường hình thành nơi khí quyển có nồng độ carbon dioxide cao. Hơn nữa, carbon dioxide hòa tan trong nước, làm cho nó có tính axit hơn, từ đó giải phóng phốt pho từ đá.
"Trái đất sơ khai là một nơi hoạt động núi lửa, vì vậy bạn sẽ có rất nhiều đá núi lửa mới phản ứng với carbon dioxide và cung cấp carbonate và phốt pho cho các hồ", Toner nói. "Trái đất sơ khai có thể đã lưu trữ nhiều hồ giàu cacbonat, nơi có nồng độ phốt pho đủ cao để bắt đầu sự sống."
Nghiên cứu này bổ sung cho một bài báo khác mà hai nhà nghiên cứu đã công bố vào năm 2019, cho thấy các hồ soda cũng có thể cung cấp nhiều cyanide, một hóa chất gây tử vong cho con người nhưng không phải là vi khuẩn nguyên thủy. Các nhà nghiên cứu cho biết Cyanide có thể hỗ trợ sự hình thành các axit amin và nucleotide, các khối xây dựng của protein, DNA và RNA - về bản chất, các thành phần chính của sự sống, các nhà nghiên cứu cho biết.
