Ήταν οι μεγάλες λίμνες σόδας το λίκνο της ζωής;
Η ζωή χρειάζεται αρκετό φώσφορο. Ωστόσο, το στοιχείο είναι σπάνιο, όχι μόνο σήμερα αλλά και την εποχή της προέλευσης της ζωής. Πού υπήρχε λοιπόν αρκετός φώσφορος πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια για να εμφανιστεί ζωή;
Μια ομάδα ερευνητών της προέλευσης της ζωής έχει μια απάντηση. Μαζί με το άζωτο και τον άνθρακα, ο φώσφορος είναι απαραίτητο στοιχείο για τη ζωή στη Γη. Είναι ένα κεντρικό συστατικό μορίων όπως το DNA και το RNA, που χρησιμεύουν για τη μετάδοση και αποθήκευση γενετικών πληροφοριών, και το ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη), το οποίο χρειάζονται τα κύτταρα για να παράγουν ενέργεια.
Ο φώσφορος μπορεί επίσης να έπαιξε βασικό ρόλο στην προέλευση της ζωής. Χρειάζονται ορισμένες συνθήκες για να πυροδοτήσουν την έναρξη των βιοχημικών διεργασιών που προηγούνται της ζωής. Ένα από αυτά είναι η παρουσία επαρκούς φωσφόρου. Η διαθεσιμότητά του ρυθμίζει την ανάπτυξη και τις δραστηριότητες των οργανισμών. Σε αντίθεση με το άζωτο ή τον άνθρακα, ωστόσο, ο φώσφορος είναι σχετικά σπάνιος στην επιφάνεια της Γης - κάτι που συνέβαινε στην εποχή πριν από την ύπαρξη της ζωής καθώς και σήμερα.
Ακριβώς επειδή ο φώσφορος είναι σπάνιος και τόσο δύσκολος στην απόκτηση, αλλά υπόκειται σε υψηλή ζήτηση από ζωντανούς οργανισμούς, οι επιστήμονες αναρωτιόντουσαν εδώ και πολύ καιρό πώς θα μπορούσε να προκύψει ζωή. Για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, πραγματοποίησαν πειράματα στο εργαστήριο. Αυτά έδειξαν ότι η πρεβιοτική χημεία απαιτεί πολύ υψηλές συγκεντρώσεις φωσφόρου - περίπου 10.000 φορές περισσότερο φώσφορο από ό,τι υπάρχει φυσικά στο νερό.
Αυτό εγείρει το ερώτημα πώς και πού εμφανίστηκαν στη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια τόσο υψηλές συγκεντρώσεις φωσφόρου στο νερό. Ο επιστήμονας της γης Κρεγκ Γουόλτον έχει μια νέα απάντηση: μεγάλες λίμνες σόδας χωρίς φυσική απορροή θα μπορούσαν να διατηρήσουν τις συγκεντρώσεις φωσφόρου για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, ακόμα κι αν κάποια στιγμή αρχίσει να υπάρχει ζωή σε αυτές (και καταναλώνουν συνεχώς φώσφορο).
Τα αποτελέσματα της μελέτης μόλις δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science Advances. Τέτοιες λίμνες χάνουν νερό μόνο μέσω της εξάτμισης. Αυτό σημαίνει ότι ο φώσφορος αφήνεται στο νερό αντί να ξεπλένεται μέσω ποταμών και ρεμάτων. Ως αποτέλεσμα, πολύ υψηλές συγκεντρώσεις φωσφόρου μπορούν να συσσωρευτούν σε αυτές τις λίμνες σόδας.
Ήδη από το 2020, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον είχαν προτείνει ότι οι λίμνες σόδας θα μπορούσαν να είναι το λίκνο της ζωής. Ο Walton το έχει προχωρήσει τώρα περισσότερο. Ο ερευνητής διερευνά ερωτήματα σχετικά με την προέλευση της ζωής από γεωχημική προοπτική ως μέρος μιας υποτροφίας Nomis στο Κέντρο Προέλευσης και Επικράτησης της Ζωής (COPL) του ETH Ζυρίχης. Δεν είναι κατάλληλη κάθε λίμνη σόδας.
Ο Γουόλτον αποκλείει τις μικρές. «Μόλις αναπτυχθεί η ζωή σε αυτά, το απόθεμά τους σε φώσφορο θα εξαντληθεί γρηγορότερα από ό,τι αναπληρώνεται. Αυτό θα εξουδετερώσει τόσο τις χημικές αντιδράσεις όσο και την αναπτυσσόμενη ζωή», λέει ο Walton. Σε μεγάλες λίμνες σόδας, από την άλλη πλευρά, οι συγκεντρώσεις φωσφόρου είναι αρκετά υψηλές για να διατηρήσουν τόσο τις βασικές χημικές αντιδράσεις όσο και τη ζωή μακροπρόθεσμα. Αυτές οι υψηλές συγκεντρώσεις επιτυγχάνονται μέσω μεγάλου όγκου εισερχόμενου νερού του ποταμού, το οποίο περιέχει φώσφορο, ενώ το νερό φεύγει από τη λίμνη μόνο μέσω της εξάτμισης. Δεδομένου ότι ο φώσφορος δεν εξατμίζεται εύκολα, μένει πίσω και συσσωρεύεται στη λίμνη.
Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας μεγάλης λίμνης αναψυκτικού είναι η Mono Lake στην Καλιφόρνια. Είναι περίπου διπλάσιο από τη λίμνη της Ζυρίχης.
Στη λίμνη Mono, η συγκέντρωση φωσφόρου παραμένει συνεχώς υψηλή, επιτρέποντας σε μια μεγάλη ποικιλία οργανισμών να ανθίσουν. Αυτό είναι κρίσιμο γιατί σε μικρές λίμνες, ο φώσφορος καταναλώνεται προτού σχηματιστούν νέες ποσότητες. Επομένως, ο φώσφορος στη λίμνη Mono διατηρείται σε υψηλή συγκέντρωση, πράγμα που σημαίνει ότι πολύς φώσφορος ρέει τακτικά χωρίς η περιεκτικότητα σε φώσφορο να πέφτει πολύ γρήγορα. Ως εκ τούτου, ο Walton και η ομάδα του θεωρούν ότι οι μεγάλες λίμνες σόδας που είχαν σταθερή υψηλή παροχή φωσφόρου στην πρώιμη ιστορία της Γης ήταν ένα ιδανικό περιβάλλον για την προέλευση της ζωής.
Οι ερευνητές υποθέτουν ότι η ζωή είναι πιο πιθανό να προέρχεται από τόσο μεγάλα σώματα νερού παρά σε μικρές πισίνες, όπως υποψιαζόταν ο Κάρολος Δαρβίνος. Η προέλευση της ζωής θα μπορούσε επομένως να συνδεθεί στενά με το ειδικό περιβάλλον των μεγάλων λιμνών σόδας, οι οποίες, λόγω της γεωλογικής τους θέσης και της ισορροπίας του φωσφόρου, παρείχαν ιδανικές συνθήκες για την πρεβιοτική χημεία.
«Αυτή η νέα θεωρία βοηθά να λυθεί ένα άλλο κομμάτι του παζλ της προέλευσης της ζωής στη Γη», λέει ο Walton.
Μια λίμνη σόδας ή αλκαλική λίμνη είναι μια λίμνη στην έντονα βασική πλευρά της ουδετερότητας, συνήθως με τιμή pH μεταξύ 9 και 12. Χαρακτηρίζονται από υψηλές συγκεντρώσεις ανθρακικών αλάτων, συνήθως ανθρακικού νατρίου (και συναφών συμπλεγμάτων αλάτων), που προκαλούν την αλκαλικότητά τους.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα sciencedaily
περισσότερα,
