เครดิตภาพ: มหาวิทยาลัยแอริโซนา
นักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยอริิได้ค้นพบว่าอุกกาบาตโดยเฉพาะอุกกาบาตเหล็กอาจมีความสำคัญต่อการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลก
การวิจัยของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าอุกกาบาตสามารถให้ฟอสฟอรัสได้มากกว่าที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลก - ฟอสฟอรัสเพียงพอที่จะก่อให้เกิดชีวโมเลกุลซึ่งในที่สุดก็รวมตัวกันเป็นสิ่งมีชีวิตเลียนแบบสิ่งมีชีวิต
ฟอสฟอรัสเป็นศูนย์กลางของชีวิต มันสร้างกระดูกสันหลังของ DNA และ RNA เพราะมันเชื่อมต่อฐานพันธุกรรมของโมเลกุลเหล่านี้เข้ากับสายโซ่ยาว มันมีความสำคัญต่อการเผาผลาญเนื่องจากเชื่อมโยงกับเชื้อเพลิงพื้นฐานของชีวิต, อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP), พลังงานที่ให้การเติบโตและการเคลื่อนไหว และฟอสฟอรัสเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมสิ่งมีชีวิต มันอยู่ในฟอสโฟลิปิดซึ่งเป็นผนังเซลล์และในกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลัง
“ ในแง่ของมวลฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดลำดับที่ห้ารองจากคาร์บอนไฮโดรเจนออกซิเจนและไนโตรเจน” Matthew A. Pasek ผู้สมัครระดับปริญญาเอกในแผนกวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของ UA และ Lunar and Planetary Laboratory กล่าว
แต่ที่ชีวิตบนบกได้รับฟอสฟอรัสของมันนั้นเป็นปริศนา
ฟอสฟอรัสนั้นหาได้ยากในธรรมชาติมากกว่าไฮโดรเจนออกซิเจนคาร์บอนและไนโตรเจน
Pasek อ้างถึงการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่แสดงว่ามีอะตอมฟอสฟอรัสประมาณหนึ่งอะตอมสำหรับอะตอมไฮโดรเจนทุก 2.8 ล้านอะตอมในจักรวาลอะตอมไฮโดรเจน 49 ล้านอะตอมในมหาสมุทรและอะตอมไฮโดรเจนในแบคทีเรีย 203 อะตอม ในทำนองเดียวกันมีอะตอมฟอสฟอรัสเดียวสำหรับอะตอมออกซิเจน 1,400 อะตอมในเอกภพทุกอะตอมอะตอมออกซิเจน 25 ล้านในมหาสมุทรและอะตอมออกซิเจน 72 อะตอมในแบคทีเรีย จำนวนอะตอมคาร์บอนและอะตอมไนโตรเจนตามลำดับต่ออะตอมฟอสฟอรัสเดียวคือ 680 และ 230 ในจักรวาล, 974 และ 633 ในมหาสมุทรและ 116 และ 15 ในแบคทีเรีย
“ เนื่องจากฟอสฟอรัสนั้นหาได้ยากในสภาพแวดล้อมมากกว่าในชีวิตการทำความเข้าใจพฤติกรรมของฟอสฟอรัสในโลกยุคแรกจึงให้เบาะแสกับต้นกำเนิดของชีวิต” Pasek กล่าว
รูปแบบของธาตุที่พบมากที่สุดในโลกคือแร่ที่เรียกว่าอะพาไทต์ เมื่อผสมกับน้ำอะพาไทต์จะปล่อยฟอสเฟตในปริมาณที่น้อยมากเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองความร้อนอะพาไทต์ที่อุณหภูมิสูงโดยรวมเข้ากับสารประกอบแปลก ๆ ที่มีพลังพิเศษต่าง ๆ แม้กระทั่งการทดลองกับสารประกอบฟอสฟอรัสที่ไม่รู้จักในโลก งานวิจัยนี้ไม่ได้อธิบายว่าฟอสฟอรัสของชีวิตมาจากที่ใด Pasek กล่าว
Pasek เริ่มทำงานกับ Dante Lauretta ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของ UA โดยมีแนวคิดว่าอุกกาบาตเป็นแหล่งฟอสฟอรัสของโลก งานชิ้นนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากการทดลองก่อนหน้าของ Lauretta ที่แสดงว่าฟอสฟอรัสเข้มข้นในพื้นผิวโลหะที่สึกกร่อนในระบบสุริยะยุคแรก
“ กลไกตามธรรมชาติของความเข้มข้นของฟอสฟอรัสในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ที่รู้จัก (เช่นโลหะที่เป็นเหล็ก) ทำให้ฉันคิดว่าการกัดกร่อนที่เป็นน้ำของแร่ธาตุอุกกาบาตอาจนำไปสู่การก่อตัวของโมเลกุลชีวโมเลกุลที่มีฟอสฟอรัสที่สำคัญ” Lauretta กล่าว
“ อุกกาบาตมีแร่ธาตุหลายชนิดที่มีฟอสฟอรัส” Pasek กล่าว “ สิ่งที่สำคัญที่สุดที่เราเคยร่วมงานด้วยเมื่อไม่นานมานี้คือฟอสฟอรัสเหล็กหรือนิกเกิลที่รู้จักกันในชื่อ schreibersite”
Schreibersite เป็นสารประกอบโลหะที่หายากมากในโลก แต่มันแพร่หลายในอุกกาบาตโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุกกาบาตเหล็กซึ่งเต็มไปด้วยเมล็ด schreibersite หรือเศษซากด้วยเส้นเลือด schreibersite สีชมพู
เมื่อเดือนเมษายนปีที่แล้ว Pasek, UA ระดับปริญญาตรี Virginia Smith และ Lauretta ผสม schriebersite กับอุณหภูมิห้อง, น้ำจืด, น้ำที่ไม่มีไอออน จากนั้นพวกเขาวิเคราะห์ส่วนผสมของของเหลวโดยใช้ NMR ซึ่งเป็นสนามแม่เหล็กนิวเคลียร์
“ เราเห็นการก่อตัวของสารประกอบฟอสฟอรัสที่แตกต่างกันทั้งหมด” Pasek กล่าว “ หนึ่งในสิ่งที่น่าสนใจที่สุดที่เราพบคือ P2-O7 (สอง phorphorus อะตอมที่มีออกซิเจน 7 อะตอม) หนึ่งในรูปแบบฟอสเฟตที่มีประโยชน์ทางชีวเคมีคล้ายกับที่พบใน ATP”
การทดลองก่อนหน้านี้ก่อตัว P2-07 แต่ที่อุณหภูมิสูงหรือภายใต้สภาวะที่รุนแรงอื่น ๆ ไม่ใช่แค่เพียงการละลายแร่ในน้ำอุณหภูมิห้อง Pasek กล่าว
“ สิ่งนี้ช่วยให้เราค่อนข้าง จำกัด ที่ต้นกำเนิดของชีวิตอาจเกิดขึ้น” เขากล่าว “ หากคุณกำลังจะมีชีวิตที่มีฟอสเฟตเป็นไปได้ว่ามันน่าจะเกิดขึ้นใกล้กับบริเวณน้ำจืดซึ่งอุกกาบาตเพิ่งจะล่มสลาย เราสามารถไปได้ไกลอาจจะบอกว่ามันเป็นอุกกาบาตเหล็ก อุกกาบาตเหล็กมีประมาณ 10 ถึง 100 เท่า schreibersite มากเท่ากับอุกกาบาตอื่น ๆ
“ ฉันคิดว่าอุกกาบาตมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิวัฒนาการของชีวิตเพราะแร่ธาตุบางชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบ P2-07 ซึ่งใช้ใน ATP ในการสังเคราะห์ด้วยแสงในการสร้างพันธะฟอสเฟตใหม่กับสารอินทรีย์ (สารประกอบที่ประกอบด้วยคาร์บอน) และใน ความหลากหลายของกระบวนการทางชีวเคมีอื่น ๆ ” Pasek กล่าว
“ ฉันคิดว่าหนึ่งในแง่มุมที่น่าตื่นเต้นที่สุดของการค้นพบนี้คือความจริงที่ว่าอุกกาบาตเหล็กเกิดจากกระบวนการสร้างความแตกต่างของดาวเคราะห์” Lauretta กล่าว นั่นคือหน่วยการสร้างของดาวเคราะห์ที่เรียกว่า planestesmals ก่อตัวขึ้นจากแกนกลางของโลหะและเสื้อคลุมซิลิเกต อุกกาบาตที่ทำจากเหล็กเป็นแกนกลางของโลหะและอุกกาบาตชนิดอื่นที่เรียกว่าอาแคนรอนไรท์เป็นตัวแทนของแมนเทิล
“ ไม่มีใครเคยรู้เลยว่าขั้นตอนสำคัญในการวิวัฒนาการของดาวเคราะห์สามารถควบคู่กับต้นกำเนิดของชีวิต” เขากล่าวเสริม “ ผลลัพธ์นี้ จำกัด ว่าในระบบสุริยะของเราและคนอื่น ๆ ชีวิตสามารถเกิดขึ้นได้ มันต้องใช้แถบดาวเคราะห์น้อยที่ดาวเคราะห์สามารถเติบโตเป็นขนาดวิกฤตได้หรือไม่? เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 500 กิโลเมตร และกลไกในการขัดขวางร่างกายเหล่านี้และส่งพวกเขาไปยังระบบสุริยจักรวาลภายใน”
ดาวพฤหัสบดีกล่าวว่าการส่งดาวเคราะห์ไปยังระบบสุริยะภายในของเรานั้น Lauretta กล่าวดังนั้นจึงเป็นการ จำกัด โอกาสที่ดาวเคราะห์นอกระบบและดวงจันทร์จะได้รับฟอสฟอรัสแบบปฏิกิริยาที่ใช้โดยชีวโมเลกุลที่จำเป็นต่อชีวิตบนบก
ระบบสุริยจักรวาลที่ไม่มีวัตถุขนาดเท่าดาวพฤหัสที่สามารถรบกวนดาวเคราะห์น้อยที่อุดมด้วยแร่ธาตุเข้าสู่ดาวเคราะห์บนโลกก็มีแนวโน้มที่จะพัฒนาชีวิตเช่นกัน Lauretta กล่าว
Pasek กำลังพูดถึงการวิจัยในวันนี้ (24 ส.ค. ) ที่การประชุมแห่งชาติสมาคมเคมีแห่งสหรัฐอเมริกาครั้งที่ 228 ในฟิลาเดลเฟีย งานนี้ได้รับทุนจากโครงการของนาซา, โหราศาสตร์: วิทยาและชีววิทยาวิวัฒนาการ
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว UA
