Un mister al apariţiei vieţii îşi găseşte explicaţia

Cum s-a ajuns de la materia neînsufleţită la organismele vii? Cercetătorii britanici au rezolvat o enigmă ce constituie un punct-cheie al scenariului prin care a apărut viaţa pe Pământ

Este general acceptat faptul că unele dintre ingredientele chimice importante ale materiei vii au sosit pe Terra prin intermediul meteoriţilor, dar până acum oamenii de ştiinţă nu reuşiseră să explice cum s-ar fi putut face trecerea de la materia lipsită de viaţă la structurile fundamentale ale materiei vii.

Acum, însă, un nou studiu arată modul în care ar fi putut apărea o substanţă chimică, similară uneia întâlnite în celulele vii şi esenţială pentru producerea energiei care susţine viaţa. 

Această substanţă s-ar fi putut forma atunci când fragmente de meteoriţi ce conţineau fosfor ar fi căzut în lacurile cu lichid acid şi fierbinte din preajma vulcanilor. Asemenea formaţiuni erau, foarte probabail, răspândite pe toată suprafaţa Pământului.

”Enigma modului în care au apărut organismele vii din materie neînsufleţită i-a tulburat multă vreme pe oamenii de ştiinţă, dar credem că substanţa fosforată neobişnuită pe care am descoperit-o ar putea fi un precursor al «bateriilor» care alimentează acum toată viaţa de pe Pământ. Faptul că această substanţă se formează uşor, în condiţii similare cu cele ale Pământului primordial,  sugerează că aceasta ar putea fi veriga lipsă dintre geologie şi biologie”, a explicat dr. Terry Kee, de la Facultatea de Chimie a Universităţii din Leeds, Marea Britanie.

La toate formele de viaţă terestre, energia necesară întreţinerii vieţii este obţinută printr-un proces numit chemiosmoză; în cadrul lui, o substanţă numită adenozin-trifosfat (ATP) - un fel de „baterie chimică” reîncărcabilă - este permanent descompusă şi resintetizată în celule, furnizând energia necesară pentru a alimenta reacţiile chimice vitale, adică metabolismul.

Enzimele complexe necesare pentru sinteza şi descompunerea ATP este prea puţin probabil să fi existat pe Terra în perioada în care a apărut viaţa. De aceea, oamenii de ştiinţă şi-au îndreptat atenţia spre o substanţă mai simplă, cu proprietăţi similare ATP-ului, dar care nu are nevoie de enzime pentru a realiza transferuri de energie.

Elementul-cheie în ATP este fosforul, dar forma în care acesta se găselşte în mod obişnuit pe Pâmănr, fosforul V (pentavalent), este insolubilă în apă şi are o reactivitate chimică scăzută.

Însă Pământul, la începuturile sale, era bombardat intens de meteoriţi şi praf interstelar bogate în minerale exotice, inclusiv o formă mult mai reactivă a fosforului, care se găseşte într-un mineral numit schreibersit, ce conţine fier, nichel şi fosfor.

Oamenii de ştiinţă au realizat un experiment ce simula impactul unui asemenea meteorit cu Pământul fierbinte şi cu activitate vulcanică intensă: au pus fragmente din meteoritul Sihote-Alin (un meteorit bogat în fier care a căzut în Siberia în anul 1947) în lichid acid luat din zona geotermală Hveradalur din  Islanda.

Meteoritul a fost lăsat să reacţioneze cu lichidul acid în eprubete încălzite de izvoarele termale din jur, timp de 4 zile, şi apoi alte 30 de zile la temperatura camerei.

Ulterior, soluţia rezultată a fost analizată, cercetătorii descoperind că ea conţinea o substanţă numită pirofosfit, o „rudă” a pirofosfatului, partea din molecula de ATP responsabilă de transferul de energie. 

Oamenii de ştiinţă cred că substanţa ar fi putut acţiona ca o formă timpurie de ATP, în etapa numită de ei „viaţa chimică”.

„Viaţa chimică ar fi fost etapa intermediară dintre materia anorganică şi primele celule vii, cu organizare biologică. Putem face o analogie între viaţa chimică şi o maşinărie - un robot, de exemplu, este capabil să se mişte şi să reacţioneze la mediul din jur, dar nu este viu. Cu ajutorul acestor baterii primitive, compuşii chimici s-au organizat într-un mod care i-a făcut capabili de comportamente mai complexe şi, în cele din urmp, au format structurile biologice vii pe care le cunoaştem azi”, a afirmat dr. Terry Kee.

Cercetătorii de la JPL-Caltech, care monitorizează activitatea roverului Curiosity pe Marte, au raportat recent că au descoperit prezenţa fosforului pe Planeta Roşie.

„Dacă Curiosity a găsit fosfor în una dintre formele pe care le-am găsit noi în Islanda, acest lucru poate sugera că pe Marte condiţiile ar fi fost, la un moment dat, potrivite pentru dezvoltarea vieţii, într-un mod asemănător celui în care credem că s-a dezvoltat ea pe Pământ”, a adăugat dr. Kee.

Echipa de la Universitatea din Leeds colaborează în prezent cu cea de la JPL-Caltech pentru a descifra modul în care aceste baterii primitive şi „viaţa chimică” din care făceau parte ar fi putut duce la apariţia vieţii biologice.

În cadrul acestei colaborări, cercetătorii vor construi o „celulă de combustibil geologică”, folosind minerale şi gaze care existau din abundenţă în mediul terestru primitiv. Specialiştii vor aplica pe suprafaţa celulei diferite substanţe chimice şi vor monitoriza reacţiile care au loc şi produsele chimice care se formează.

Cercetătorii au, de asemenea, în vedere o expediţie pe insula Disko, de lângă Groenlanda, singura sursă terestră de schreibersit, mineraul din meteoritul Sihote-Alin. Ei intenţionează să repete aici experimentele făcute şi speră să arate că respectivele substanţşe chimice s-ar fi putut dezvolta şi în cadrul unui scenariu integral terestru.