Фосфор является одним из ключевых элементов для существования жизни на Земле, наряду с азотом и углеродом. Его фундаментальная роль проявляется в формировании ДНК и РНК — молекул, ответственных за хранение и передачу генетической информации, а также АТФ (аденозинтрифосфата) — соединения, обеспечивающего энергетические процессы в клетках. Учитывая такую значимость, многие ученые полагают, что фосфор сыграл решающую роль в зарождении жизни на нашей планете.
Однако существует так называемый «фосфорный парадокс»: несмотря на то, что доступность фосфора регулирует рост и жизнедеятельность организмов, этот элемент относительно редко встречается на поверхности Земли — как в настоящее время, так и в период до появления жизни. Данное противоречие долгое время ставило перед учеными вопрос: как могла возникнуть жизнь при таком дефиците фосфора?
Лабораторные исследования показали, что для протекания пребиотических химических реакций (химических процессов, предшествующих возникновению жизни) требуются чрезвычайно высокие концентрации фосфора — примерно в 10 000 раз выше, чем естественно встречается в водной среде. Это поставило перед научным сообществом новую задачу: определить, где на древней Земле могли существовать среды с такими высокими концентрациями фосфора.
Ответ на этот вопрос предложил ученый-геолог Крейг Уолтон, чье исследование было опубликовано в журнале Science Advances. Уолтон, проводящий исследования в Центре происхождения и распространения жизни (COPL) в ETH Zurich в рамках стипендии Nomis, выдвинул теорию о том, что колыбелью жизни могли стать крупные содовые озера без естественного стока.
Особенность таких озер заключается в том, что они теряют воду исключительно через испарение, не имея стоков. В результате фосфор, попадающий в озеро, остается в воде, а не вымывается. При этом Уолтон подчеркивает, что малые содовые озера не подходят для этой роли, поскольку запасы фосфора в них истощались бы слишком быстро. Только крупные водоемы способны поддерживать высокие концентрации фосфора в течение длительного времени благодаря постоянному притоку речной воды, содержащей этот элемент, и отсутствию механизмов его вымывания (фосфор не испаряется вместе с водой).
Наглядным примером такого водоема является озеро Моно в Калифорнии, которое примерно вдвое больше Цюрихского озера. Оно поддерживает постоянно высокую концентрацию фосфора и обеспечивает среду обитания для разнообразных организмов. Регулярный приток фосфора предотвращает его истощение в экосистеме озера.
Теория Уолтона развивает идеи, выдвинутые в 2020 году исследователями из Вашингтонского университета, которые также предполагали, что содовые озера могли быть колыбелью жизни. Интересно отметить, что эта концепция противоречит гипотезе Чарльза Дарвина, который считал, что жизнь зародилась в небольших водоемах.
По словам Крейга Уолтона, крупные содовые озера с постоянным высоким содержанием фосфора, вероятно, представляли собой идеальную среду для зарождения жизни. Его исследование помогает решить «еще одну часть головоломки о происхождении жизни на Земле», приближая нас к пониманию фундаментальных процессов, запустивших биологическую эволюцию на нашей планете.
Изображение носит иллюстративный характер
Однако существует так называемый «фосфорный парадокс»: несмотря на то, что доступность фосфора регулирует рост и жизнедеятельность организмов, этот элемент относительно редко встречается на поверхности Земли — как в настоящее время, так и в период до появления жизни. Данное противоречие долгое время ставило перед учеными вопрос: как могла возникнуть жизнь при таком дефиците фосфора?
Лабораторные исследования показали, что для протекания пребиотических химических реакций (химических процессов, предшествующих возникновению жизни) требуются чрезвычайно высокие концентрации фосфора — примерно в 10 000 раз выше, чем естественно встречается в водной среде. Это поставило перед научным сообществом новую задачу: определить, где на древней Земле могли существовать среды с такими высокими концентрациями фосфора.
Ответ на этот вопрос предложил ученый-геолог Крейг Уолтон, чье исследование было опубликовано в журнале Science Advances. Уолтон, проводящий исследования в Центре происхождения и распространения жизни (COPL) в ETH Zurich в рамках стипендии Nomis, выдвинул теорию о том, что колыбелью жизни могли стать крупные содовые озера без естественного стока.
Особенность таких озер заключается в том, что они теряют воду исключительно через испарение, не имея стоков. В результате фосфор, попадающий в озеро, остается в воде, а не вымывается. При этом Уолтон подчеркивает, что малые содовые озера не подходят для этой роли, поскольку запасы фосфора в них истощались бы слишком быстро. Только крупные водоемы способны поддерживать высокие концентрации фосфора в течение длительного времени благодаря постоянному притоку речной воды, содержащей этот элемент, и отсутствию механизмов его вымывания (фосфор не испаряется вместе с водой).
Наглядным примером такого водоема является озеро Моно в Калифорнии, которое примерно вдвое больше Цюрихского озера. Оно поддерживает постоянно высокую концентрацию фосфора и обеспечивает среду обитания для разнообразных организмов. Регулярный приток фосфора предотвращает его истощение в экосистеме озера.
Теория Уолтона развивает идеи, выдвинутые в 2020 году исследователями из Вашингтонского университета, которые также предполагали, что содовые озера могли быть колыбелью жизни. Интересно отметить, что эта концепция противоречит гипотезе Чарльза Дарвина, который считал, что жизнь зародилась в небольших водоемах.
По словам Крейга Уолтона, крупные содовые озера с постоянным высоким содержанием фосфора, вероятно, представляли собой идеальную среду для зарождения жизни. Его исследование помогает решить «еще одну часть головоломки о происхождении жизни на Земле», приближая нас к пониманию фундаментальных процессов, запустивших биологическую эволюцию на нашей планете.
