Jak powstało życie? Na to pytanie wciąż nie mamy jednoznacznej odpowiedzi. Miliardy lat temu Ziemia wyglądało tak inaczej, że ciężko to sobie wyobrazić. Istnieje teoria, według której życie narodziło w „pierwotnej zupy” pełnej różnych związków chemicznych i energii. Już w latach 50. XX wieku potwierdzono empirycznie, że w określonych warunkach redukcyjnych mogą powstawać związki organiczne z nieorganicznych prekursorów.
Czytaj też: Niezwykła współpraca osobliwych stworzeń. Polacy odkryli, jak wyglądało życie 427 mln lat temu
Kolejne etapy powstania bardziej skomplikowanych związków wymagały jednak w historii Ziemi wysokich stężeń fosforanów. Wobec tego zespół naukowców z Uniwersytetu Waszyngton w USA postanowił poszukać przykładów zbiorników wodnych, które są nadzwyczaj bogate w fosforany i sprawdzić, czy faktycznie mogłyby one być w przeszłości środowiskiem dla powstawania elementów budulcowych pierwszych RNA i DNA.
Życie mogło powstać w takim jeziorze jak Last Chance Lake
Wymagania dla takiego zbiornika były wysokie – musiał on posiadać stężenie fosforanów od setek do miliona razy wyższe niż średnia w rzekach, jeziorach i oceanach. Niemniej badacze się nie poddawali i natrafili w starych wynikach badań z lat 90. XX wieku na informacje o niewielkim jeziorze sodowym w Kolumbii Brytyjskiej, w Kanadzie. Okazało się znajdować tylko kilka godzin jazdy od Seattle – zatem pojechali tam, zebrali próbki dna i wody, po czym analizowali je pod kątem rozpuszczonych fosforanów.
Na łamach czasopisma Communications Earth & Environment możemy zapoznać się z artykułem uczonych, w którym tłumaczą, że malutkie Last Chance Lake (dosł. Jezioro Ostatniej Szansy) spełnia warunki zbiornika z „pierwotną zupą”. Kanadyjskie jezioro jest tak naprawdę zbiornikiem sodowym, co oznacza, że jest w nim rozpuszczone bardzo dużo sodu i węglanów, ale również innych składników. Ma to chociażby związek z tym, że rezerwuar zlokalizowany jest na skałach magmowych wylewnych (bazaltach).
Czytaj też: Życie oparte na krzemie zamiast węgla? Można, jak najbardziej. Jeszcze jak
Już w 2019 roku ten sam zespół uczonych z Waszyngtonu dowiódł, że jeziora sodowe spełniają warunki do tego, aby pojawiło się w nich życie około 4 miliardy lat temu. Teoretycznie może w nich występować anomalne (lub wręcz ekstremalne) stężenie fosforanów. Teraz sprawdzono to na żywo i na realnym przykładzie.
Last Chance Lake znajduje się na płaskowyżu Carobii, w relatywnie suchym, kontynentalnym klimacie. Poziom wody jest w nim zmienny – pod koniec lata całkowicie wysycha, a gdy opady deszczu i śniegu są wyższe, wówczas ma głębokość 1 metra. Okresowe wysychanie sprawia, że koncentracja składników w wodzie potrafi być niekiedy naprawdę duża.
Warto dodać, że podłoże bazaltowe jest znakomitą analogią do warunków na Ziemi w archaiku. Wówczas jeszcze nie tworzyły się pokrywy osadowe, a „ziemski grunt” budowały pokrywy skał magmowych. Jest to też dobry przykład, który mógł mieć swoje odpowiedniki także na innych planetach Układu Słonecznego (np. Wenus czy Marsie). Oczywiście pod warunkiem, gdyby istniała na nich woda w stanie ciekłym.
Czytaj też: Wiemy, gdzie może wkrótce powstać życie. Składniki życia są wszędzie
Naukowcy eksplorowali okolice jeziora trzykrotnie w latach 2021-22. Zbierali próbki w zimie, wczesnym latem i późnym latem. Mimo całkowitego wyschnięcia zbiornika udało im się dotrzeć w takie zakamarki dna, gdzie kryły się małe skupiska wody o olbrzymiej zawartości rozpuszczonych fosforanów. Najbardziej zadziwiające jest to, że w Last Chance Lake nie dochodzi do krystalizowania minerałów fosforanowych, np. apatytu. Dlaczego?
Jezioro Ostatniej Szansy jest wyjątkowe na skalę świata. Tylko tutaj rozpuszcza się tyle fosforanów
Okazuje się, że w jeziorze jony wapnia łączą się z jonami magnezu i węglanów, tworząc minerał dolomitu. W takiej sytuacji jony fosforanowe nie posiadają „partnera” do wiązań, więc pozostają rozpuszczone w wodzie w gigantycznych stężeniach. To jednak wciąż nie wyjaśnia wszystkiego, ponieważ na świecie istnieją setki jezior sodowych i dlaczego akurat w tym jednym jest tak duża zawartość fosforanów? Chociażby po sąsiedzku z Last Chance Lake mamy jezioro Goodenough (dosł. Dostateczniedobre, pisane łącznie), które jest także sodowe, ale nie może pochwalić się rozpuszczonymi fosforanami.
Odpowiedź tkwi w tym, że Goodenough i wiele innych bardzo zbiorników sodowych są zasiedlone przez organizmy, m.in. sinice. One zużywają fosfor z wody do różnych procesów metabolicznych. Jezioro Ostatniej Szansy jest zatem tak bardzo „słone”, że wręcz utrudnia życie wielu organizmom. Stwierdzono tylko obecność niektórych glonów przy dnie, ale poza nimi nie ma żadnych innych form życia, które zużywałyby fosforany.
Czytaj też: Życie poza Układem Słonecznym istnieje i na pewno je znajdziemy. Wiadomo, ile lat trzeba poczekać
To, że Last Chance Lake jest takie nieprzyjazne dla żywych organizmów, nie jest tutaj żadną zmyłką naukowców. Właśnie takiego przykładu oni szukali – przypominającego najbardziej pierwotne zbiorniki wodne sprzed miliardów lat, w których istniały duże stężenia konkretnych jonów. Odkrycie niezwykłych właściwości kanadyjskiego jeziorka będzie również cenną wskazówką podczas poszukiwań śladów życia na innych planetach Układu Słonecznego.