L’acqua di mare ha fornito il fosforo per l’origine della vita?

I ricercatori delle università di Cambridge e Cape Town potrebbero aver trovato una soluzione al mistero di come il fosforo sia diventato una componente essenziale della vita sulla Terra ricreando l’acqua di mare preistorica contenente l’elemento in un laboratorio.

Le loro scoperte, pubblicate sulla rivista Nature Communications, suggeriscono che l’acqua di mare potrebbe essere la fonte mancante di fosfato, suggerendo che la quantità presente sia stata sufficiente per sostenere la vita senza la necessità di particolari condizioni ambientali.

“Questo potrebbe davvero cambiare il modo in cui pensiamo agli ambienti in cui la vita ha avuto origine per la prima volta”, ha affermato il professor Nick Tosca dell’Università di Cambridge, che è stato uno degli autori dello studio.

La ricerca, che è stata guidata dall’Università di Cambridge Ph.D. studente Matthew Brady, rivela che l’acqua di mare primitiva potrebbe aver trasportato 1.000-10.000 volte più fosforo di quanto si pensasse in precedenza, a condizione che l’acqua contenesse molto ferro.

L’importanza del fosforo

Il fosforo è un componente cruciale del DNA e dell’RNA, che sono gli elementi costitutivi della vita, sebbene sia uno degli elementi meno comuni nell’universo rispetto al suo significato biologico. 

Gli scienziati sospettano da tempo che il fosforo sia entrato a far parte della biologia all’inizio, ma solo di recente hanno iniziato a riconoscere il suo ruolo nel dirigere la sintesi delle molecole richieste dalla vita sulla Terra. 

Tuttavia, c’è stato un dibattito sulle circostanze precise necessarie per creare fosforo. Secondo alcune ricerche, il fosforo dovrebbe in realtà essere ancora meno accessibile alla vita quando il ferro è abbondante. Tuttavia, ciò è controverso poiché l’atmosfera terrestre primitiva era povera di ossigeno e e ricca di ferro.

I ricercatori hanno usato la modellazione geochimica per simulare le condizioni della Terra primordiale al fine di capire come la vita sia arrivata a fare affidamento sul fosforo e sul tipo di ambiente in cui questo elemento si sia evoluto.

“È emozionante vedere come semplici esperimenti in una bottiglia possono capovolgere il nostro pensiero sulle condizioni che erano presenti sulla Terra primordiale”, ha affermato Brady.

In laboratorio, gli scienziati hanno creato l’acqua di mare con la stessa chimica che si pensava fosse esistita nei primi anni della storia della Terra. Hanno condotto i loro esperimenti anche in un’atmosfera affamata di ossigeno, proprio come sull’antica Terra.

I risultati ottenuti dal team suggeriscono che l’acqua di mare stessa potrebbe essere stata una delle principali fonti di questo elemento essenziale.

“Questo non significa necessariamente che la vita sulla Terra sia iniziata nell’acqua di mare”, ha affermato Tosca, “ma apre molte possibilità su come l’acqua di mare potrebbe aver fornito fosforo a diversi ambienti, ad esempio laghi, lagune o coste dove gli spruzzi del mare avrebbero potuto trasportare il fosforo sulla terraferma.

In precedenza gli scienziati avevano escogitato una serie di modi per generare fosforo, alcune teorie che coinvolgono ambienti speciali come sorgenti vulcaniche acide o laghi alcalini e minerali rari che si trovano solo nei meteoriti.

“Avevamo la sensazione che il ferro fosse la chiave per la solubilità del fosforo, ma non c’erano dati sufficienti”, ha detto Tosca. L’idea per gli esperimenti del team è nata quando hanno esaminato le acque che bagnano i sedimenti depositati nel moderno Mar Baltico. “Quello che abbiamo scoperto è insolito poiché il Mar Baltico è ricco sia di fosforo che di ferro: abbiamo iniziato quindi a chiederci cosa ci fosse di così diverso in quelle acque particolari”.

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno aggiunto diverse quantità di ferro a una serie di campioni sintetici di acqua di mare e hanno testato la quantità di fosforo che poteva contenere prima che si formassero i cristalli e i minerali si separassero dal liquido. Hanno quindi costruito questi punti dati in un modello in grado di prevedere la quantità di fosforo che l’antica acqua di mare poteva contenere.

Le acque dei pori del Mar Baltico hanno fornito una serie di campioni moderni con cui hanno testato il loro modello: “Potremmo riprodurre perfettamente quell’insolita chimica dell’acqua”, ha affermato Tosca. Da lì hanno continuato a esplorare la chimica dell’acqua di mare prima che esistesse la biologia.

I risultati hanno anche implicazioni per gli scienziati che cercano di comprendere le possibilità della vita oltre la Terra. “Se il ferro aiuta la formazione di più fosforo in soluzione, allora questo potrebbe avere rilevanza per il primo Marte”, ha detto Tosca.

Le prove dell’acqua scoperte sull’antico Marte sono abbondanti, inclusi vecchi letti di fiumi e depositi di inondazione, e sappiamo anche che c’era molto ferro in superficie e l’atmosfera a volte era povera di ossigeno, ha detto Tosca.

Le loro simulazioni delle acque superficiali che filtrano attraverso le rocce sulla superficie marziana suggeriscono che l’acqua ricca di ferro potrebbe aver fornito fosfati anche in questo ambiente.

“Sarà affascinante vedere come la comunità utilizza i nostri risultati per esplorare nuovi percorsi alternativi per l’evoluzione della vita sul nostro pianeta e oltre”, ha concluso Brady.

Fonte: Nature Communications