Il problema di come il fosforo sia diventato un ingrediente universale per la vita sulla Terra potrebbe essere stato risolto dai ricercatori dell'Università di Cambridge e dell'Università di Cape Town, che hanno ricreato in laboratorio l'acqua di mare primordiale contenente l'elemento.

I loro risultati, pubblicati sulla rivista Nature Communications , mostrano che l'acqua di mare potrebbe essere la fonte mancante di fosfato, il che significa che avrebbe potuto essere disponibile su una scala sufficientemente ampia per tutta la vita senza richiedere condizioni ambientali speciali.

"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 coautore, il professor Nick Tosca del Dipartimento di Scienze della Terra di Cambridge.

Lo studio, guidato da Matthew Brady, un Ph.D. studente del Dipartimento di Scienze della Terra di Cambridge, mostra che l'acqua di mare primitiva avrebbe potuto contenere da mille a diecimila volte più fosfati di quanto stimato in precedenza, purché l'acqua contenesse molto ferro.

Il fosfato è un ingrediente essenziale nella creazione dei mattoni della vita, formando un componente chiave del DNA e dell'RNA, ma è uno degli elementi meno abbondanti nel cosmo in relazione alla sua importanza biologica. Quando nella sua forma minerale, il fosfato è anche relativamente inaccessibile:può essere difficile dissolversi in acqua in modo che la vita possa usarlo.

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 ruolo del fosfato nel dirigere la sintesi delle molecole richieste dalla vita sulla Terra. "Gli esperimenti dimostrano che fa accadere cose incredibili:i chimici possono sintetizzare biomolecole cruciali se c'è molto fosfato in soluzione", ha detto Tosca.

Ma l'ambiente esatto necessario per produrre fosfato è stato oggetto di discussione. Alcuni studi hanno suggerito che quando il ferro è abbondante, il fosfato dovrebbe in realtà essere ancora meno accessibile alla vita. Questo è, tuttavia, controverso perché la Terra primordiale avrebbe avuto un'atmosfera povera di ossigeno in cui il ferro sarebbe stato diffuso.

Per capire in che modo la vita è diventata dipendente dal fosfato e il tipo di ambiente in cui si sarebbe formato questo elemento, hanno eseguito modelli geochimici per ricreare le condizioni iniziali sulla Terra.

"È emozionante vedere come semplici esperimenti in bottiglia possano capovolgere il nostro modo di pensare alle condizioni che erano presenti sulla Terra primordiale", ha affermato Brady.

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

I risultati del 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 detto Tosca, "Apre molte possibilità su come l'acqua di mare potrebbe aver fornito fosfato a diversi ambienti, ad esempio laghi, lagune o coste dove gli spruzzi del mare avrebbe potuto trasportare il fosfato sulla terraferma."

In precedenza gli scienziati avevano escogitato una serie di modi per generare fosfato, 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 fosfato, 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. "È insolito perché è ricco sia di fosfato che di ferro:abbiamo iniziato 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 fosfato che l'antica acqua di mare potrebbe contenere.

Le acque interstiziali del Mar Baltico hanno fornito una serie di campioni moderni che hanno utilizzato per testare il loro modello. "Potremmo riprodurre perfettamente quell'insolita chimica dell'acqua", ha detto 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 a mettere più fosfato in soluzione, allora questo potrebbe avere rilevanza per il primo Marte", ha detto Tosca.

Le prove dell'acqua 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 affermato Brady. + Esplora ulteriormente

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