Het antwoord op "Hoe hebben de eerste organismen op aarde het kritieke element fosfor opgenomen?" was een dilemma voor onderzoekers, maar, Fysisch chemici van de Universiteit van Hawai'i in Mānoa geloven dat een meteorische bezoeker de cruciale schakel zou kunnen zijn. Fosfor is een sleutelelement voor de moleculen waaruit alle levende organismen bestaan ​​en helpt de ruggengraat van DNA-moleculen te vormen, celmembranen (fosfolipiden), zelfs botten en tanden. Echter, de meeste fosfor op aarde is gebonden in een staat die geen gemakkelijke afgifte of toegang mogelijk maakt. Moderne organismen zijn geëvolueerd om de beperkte voorraden fosfor in water te extraheren.

Fysisch chemici van UH Mānoa hebben in samenwerking met collega's uit Frankrijk en Taiwan gesuggereerd dat alkylfosfonzuren, die de enige bekende fosforhoudende organische verbindingen van buitenaardse oorsprong zijn en aan de aarde zijn geleverd door de Murchison-meteoriet, zou de vroege bron van oplosbare organische fosfor kunnen zijn die beschikbaar was voor de eerste organismen op aarde.

Buitenaards ijs en ruimtepuin

Met behulp van geavanceerde lasergebaseerde detectietechnieken die beschikbaar zijn bij UH's W.M. Keck Laboratory in Astrochemistry om nieuw gevormde moleculen te identificeren. De onderzoekers ontdekten dat alkylfosfonzuur kan worden geproduceerd in koud buitenaards ijs dat uiteindelijk zou kunnen worden opgenomen in ruimteafval zoals meteorieten en kometen die op aarde vallen of erop inslaan. Dat pad voor het alkylfosfonzuur kwam toen beschikbaar voor het eerste leven op aarde. Dit is een belangrijke ontdekking omdat het de prebiotische oorsprong van het element fosfor miljarden jaren terug verbindt met ijs in de diepe ruimte. "Het biedt ook een cruciaal onderdeel voor het begrijpen van de oorsprong van het leven, " medewerker Cornelia Meinert (Universiteit van Nice, Frankrijk).

Het onderzoek wordt beschreven in "Oorsprong van alkylfosfonzuren in het interstellaire medium" door voormalige UH Mānoa-afgestudeerde studenten Andrew M. Turner en Matthew Abplanalp en postdoctorale fellows Alexandre Bergantini, Robert Frigge en Cheng Zhu, en UH Mānoa scheikunde Professor Ralf I. Kaiser, op 7 augustus probleem van wetenschappelijke vooruitgang .

Het werk van de onderzoekers onderzoekt hoe alkylfosfonzuren zich vormden in ijzige ruimteomgevingen in de verre ruimte. Ze creëerden buitenaards modelijs met fosfine, water en methaan - alle moleculen die in de diepe ruimte zijn gedetecteerd - en het ijs hebben onderworpen aan omstandigheden die de temperaturen en energieblootstellingen in koude moleculaire wolken repliceren.

Lang geleden, meteorieten en ander ruimtemateriaal zoals de inslag van een komeet zouden deze alkylfosfonzuren naar de aarde hebben gebracht, waardoor ze beschikbaar zijn tijdens het ontstaan ​​van leven op proto-aarde. Misschien waren deze verbindingen een tussenstap naar meer complexe biologisch relevante moleculen die werden gemaakt in afwezigheid van leven.

"De huidige experimenten bevorderen kritisch ons begrip hoe de enige organofosformoleculen die tot nu toe in meteorieten zijn gedetecteerd, in de verre ruimte kunnen worden gevormd, waardoor de moleculaire complexiteit van alkylfosfonzuren, gesynthetiseerd in buitenaards ijs bij lage temperatuur, wordt beperkt, ' zei Turner.

Keizer heeft toegevoegd, "De identificatie van alkylfosfonzuren in de huidige studie suggereert dat zelfs complexere fosforhoudende biorelevante moleculen die verband houden met de oorsprong van het leven, kunnen worden gevormd in interstellaire ijsvorming."