Земная жизнь могла возникнуть на земном фосфоре
Источником фосфора для «живых» химических реакций был минерал, который прилетал на Землю с метеоритами – или же появлялся прямо на Земле от ударов молний.
Фосфор входит в состав ДНК и РНК; фосфор есть в липидных молекулах, из которых образованы клеточные мембраны; фосфор нужен для «энергетических консервов» – та энергия, которую клетка получает при переработке питательных веществ, запасается в связях между остатками фосфорной кислоты в молекуле АТФ (или аденозинтрифосфата). И это только небольшая часть его функций; без фосфора живой организм существовать не может.
Сам по себе фосфор в природе не встречается, потому что он очень склонен к разным химическим реакциям. Современные живые организмы получают его из мёртвой или живой органики, или же из неорганических соединений. Например, растениям для благополучной жизни нужны соли фосфорной кислоты. Но далеко не все неорганические вещества могут стать источником фосфора для жизни. В этих веществах он должен находиться в определённой химической форме, в которой он может войти в «живые» биохимические реакции. Довольно долго считалось, что на заре земной жизни – которая возникла по меньшей мере 3,5 млрд лет назад – такого подходящего фосфора на самой Земле не было. И тот фосфор, который зародившаяся жизнь смогла использовать, принесли метеориты. В них было много минерала шрайберсита, который с химической точки зрения представляет собой смесь фосфоридов железа и никеля – (Fe,Ni)3P.
Однако, как пишут в Nature Communications исследователи из Университета Лидса, шрайберсит образуется и на Земле, причём в те давние времена он вполне мог появиться в нужном для жизни количестве. Авторы работы изучали образец минерала фульгурита, который представляет собой спёкшийся от удара молнии кварц, песок или кремнезём. В сердцевине фульгурита оказался кусок шрайберсита, составлявший примерно 0,4% массы всего образца.
Чтобы посчитать, сколько шрайберсита образовывалось миллиарды лет назад, нужно прикинуть, как часто тогда били молнии – то есть какой тогда был климат. Климат же можно представить, опираясь на состав атмосферы, температуру и некоторые другие параметры – их мы сейчас знаем, пусть и приблизительно. Во время зарождения жизни ураганы, штормы и грозы с большим количеством молний случались очень и очень часто. По подсчётам исследователей, молнии, бившие в землю 3,5 млрд лет назад, давали в те времена от 110 до 11000 кг соединений фосфора в год. Примерно столько же его падало на Землю вместе с метеоритами.
То есть жизнь при возникновении вполне могла использовать земной минерал как источник фосфора – наряду с метеоритным. В то же время есть данные, которые говорят о том, что жизнь могла возникнуть ещё раньше (хотя, как мы писали, эти данные нередко оказываются несостоятельными). И если жизнь возникла не 3,5, а 4,5 млрд лет назад, то доля метеоритного фосфора должна была быть больше – 4,5 млрд лет назад метеориты падали на Землю намного чаще, и приносили от 100 тыс. до 10 млн килограмм соединений фосфора в год.
