Bentuk-bentuk kehidupan pertama di Bumi memerlukan bahan bakar pu bahan untuk wujud, tetapi salah satu daripada bahan-bahan itu, fosforus mineral, telah lama membingungkan saintis. Tiada siapa yang tahu bagaimana fosforus, salah satu daripada enam unsur kimia utama kehidupan, menjadi cukup banyak pada awal Bumi untuk hidup meletus.
Sekarang, penyelidik mungkin mempunyai jawapannya; Tasik yang berkembang pesat di lokasi kering di Bumi awal mungkin memainkan peranan penting dalam membekalkan fosforus, penyelidik menulis dalam satu kajian baru yang diterbitkan pada 30 Disember dalam jurnal Prosiding Akademi Sains Kebangsaan.
Penemuan ini menerangkan bagaimana mineral langka ini berlimpah dalam sup primordial bumi. Berikan lebih jelas, ia membantu saintis memahami bagaimana kehidupan mungkin timbul. "Selama 50 tahun, apa yang dipanggil 'masalah fosfat,' telah mengganggu kajian mengenai asal usul kehidupan," kata penyelidik penyelidik Jonathan Toner, seorang penolong profesor bumi dan sains angkasa di University of Washington, dalam satu kenyataan.
Fosforus penting untuk hidup seperti yang kita tahu. Mineral membantu membentuk tulang belakang DNA dan RNA molekul; sauh lipid, atau lemak, yang memisahkan sel dari alam sekitar; dan membantu menyediakan tenaga hidup, berfungsi sebagai komponen utama dalam molekul seperti adenosine triphosphate, atau ATP.
Untuk menyiasat masalah "fosfat", para penyelidik dalam kajian baru melihat tasik yang kaya dengan karbonat, yang terdapat dalam persekitaran yang kering. Tasik-tasik ini, yang juga dikenali sebagai tasik soda, terbentuk apabila air dari landskap di sekeliling mengalir ke dalam kemurungan. Penyejatan kemudian bertukar air masin dan masin beralkali (bermakna ia mempunyai pH yang tinggi).
Para penyelidik mengambil ukuran fosforus di tasik soda di seluruh dunia, termasuk di Tasik Mono dan Searles California, Lake Magadi di Kenya, dan Tasik Lonar di India.
Walaupun kepekatan fosforus bervariasi menjelang musim, tasik yang kaya dengan karbonat ini mempunyai lebih daripada 50,000 kali lebih banyak fosforus daripada yang terdapat dalam air laut, sungai dan lain-lain jenis tasik, menurut Toner dan penyelidik penyelidik David Catling, seorang profesor Bumi dan ruang angkasa sains di Universiti Washington.
Kepekatan tinggi ini mencadangkan bahawa proses semulajadi membolehkan fosforus berkumpul di dalam tasik ini, kata para penyelidik. Bagaimanapun, sukar untuk bereksperimen di tasik sendiri, kerana mereka menjadi tuan rumah pelbagai haiwan yang memengaruhi komposisi kimia setiap tasik. Sebagai contoh, Tasik Magadi di Afrika adalah rumah kepada kawanan flamingo yang terkenal.
Untuk memahami bagaimana tasik yang tidak bernyawa dapat menimbulkan nyawa, para penyelidik mencuba ke atas air kaya karbonat dalam botol.
Pasukan menyatakan bahawa, kerana kandungan karbonatnya, tasik soda mempunyai tahap fosforus yang tinggi. Biasanya, kalsium di dalam tasik mengikat kepada fosforus untuk menjadikan mineral pepejal kalsium fosfat, yang menjadikan mineral konstituen mereka tidak dapat dihubungi. Tetapi di tasik dengan tahap karbonat tinggi, karbonat mengatasi fosfat dalam mengikat kalsium. Akibatnya, beberapa fosfat boleh didapati secara bebas di dalam air, menurut eksperimen yang dilakukan oleh Toner dan Catling.
"Ia satu idea yang mudah, yang merupakan rayuannya," kata Toner. "Ia menyelesaikan masalah fosfat dengan cara yang elegan dan munasabah."
'Ini musim
Semasa musim kering, kadar fosfat boleh meningkat di dalam tasik soda, bermakna badan-badan ini boleh mempunyai tahap fosfat 1 juta kali lebih tinggi daripada air laut.
"Tahap fosfat yang sangat tinggi di tasik dan kolam ini akan mendorong reaksi yang meletakkan fosforus ke dalam blok bangunan molekul RNA, protein dan lemak, yang semuanya diperlukan untuk mendapatkan kehidupan," kata Catling dalam kenyataan itu.
Kira-kira 4 bilion tahun yang lalu, udara yang kaya dengan karbon dioksida awal Bumi telah membantu mewujudkan tasik seperti dengan kadar fosforus yang tinggi, kata para penyelidik. Itu kerana tasik yang kaya karbonat terbentuk di mana atmosfera mempunyai tahap karbon dioksida yang tinggi. Tambahan pula, karbon dioksida larut dalam air, menjadikannya lebih berasid, yang seterusnya mengeluarkan fosforus dari batu.
"Bumi awal adalah tempat yang aktif secara volkan, jadi anda akan mempunyai banyak batu gunung berapi yang bereaksi dengan karbon dioksida dan membekalkan karbonat dan fosforus ke tasik," kata Toner. "Bumi awal boleh menjadi tuan rumah banyak tasik yang kaya dengan karbonat, yang akan mempunyai kepekatan fosforus yang cukup tinggi untuk memulakan hidup."
Kajian ini melengkapkan kertas lain kedua-dua penyelidik yang diterbitkan pada tahun 2019, yang menunjukkan bahawa tasik soda juga boleh membekalkan sianida yang mencukupi, bahan kimia yang mematikan kepada manusia tetapi tidak kepada mikrob primitif. Sianida boleh menyokong pembentukan asid amino dan nukleotida, blok bangunan protein, DNA dan RNA - pada dasarnya, bahan utama hidup, kata para penyelidik.
