Bentuk-kehidupan pertama di Bumi membutuhkan sepiring pu pu bahan untuk ada, tetapi salah satu bahan itu, mineral fosfor, telah lama membingungkan para ilmuwan. Tidak ada yang tahu bagaimana fosfor, salah satu dari enam unsur kimia utama kehidupan, menjadi cukup banyak di Bumi awal untuk kehidupan meledak.
Sekarang, peneliti mungkin punya jawabannya; Danau-danau yang tumbuh subur di lokasi kering di Bumi awal kemungkinan memainkan peran penting dalam memasok fosfor, tulis para peneliti dalam sebuah studi baru yang diterbitkan 30 Desember dalam jurnal Proceeding of National Academy of Sciences.
Temuan ini menjelaskan bagaimana mineral langka ini menjadi berlimpah di sup purba Bumi. Lebih jelasnya, ini membantu para ilmuwan memahami bagaimana kehidupan muncul. "Selama 50 tahun, apa yang disebut 'masalah fosfat,' telah mengganggu studi tentang asal usul kehidupan," kata rekan peneliti Jonathan Toner, asisten peneliti profesor ilmu bumi dan ruang angkasa di University of Washington, dalam sebuah pernyataan.
Fosfor sangat penting bagi kehidupan seperti yang kita ketahui. Mineral membantu membentuk tulang punggung molekul DNA dan RNA; jangkar lipid, atau lemak, yang memisahkan sel dari lingkungan di sekitar mereka; dan membantu menyediakan energi kehidupan, berfungsi sebagai komponen utama dalam molekul seperti adenosin trifosfat, atau ATP.
Untuk menyelidiki "masalah fosfat," para peneliti dalam studi baru melihat danau kaya karbonat, yang ditemukan di lingkungan kering. Danau-danau ini, juga dikenal sebagai danau soda, terbentuk ketika air dari lanskap sekitarnya mengalir ke dalam depresi. Penguapan kemudian mengubah air danau menjadi asin dan alkali (artinya memiliki pH tinggi).
Para peneliti mengambil pengukuran fosfor di danau soda di seluruh dunia, termasuk di danau Mono dan Searles California, Danau Magadi di Kenya, dan Danau Lonar di India.
Sementara konsentrasi fosfor bervariasi berdasarkan musim, danau kaya karbonat ini memiliki fosfor hingga 50.000 kali lebih banyak daripada yang ditemukan di air laut, sungai, dan jenis danau lainnya, menurut Toner dan rekan peneliti studi David Catling, seorang profesor Bumi dan ruang angkasa. ilmu di Universitas Washington.
Konsentrasi tinggi ini menunjukkan bahwa proses alami memungkinkan fosfor menumpuk di danau-danau ini, kata para peneliti. Namun, sulit untuk bereksperimen di danau itu sendiri, karena mereka memiliki sejumlah hewan yang memengaruhi komposisi kimiawi masing-masing danau. Danau Magadi di Afrika, misalnya, adalah rumah bagi kawanan flamingo yang terkenal.
Untuk memahami bagaimana danau tak bernyawa dapat memunculkan kehidupan, para peneliti bereksperimen dengan air yang kaya karbonat dalam botol.
Tim mencatat bahwa, karena kandungan karbonatnya, danau soda memiliki kadar fosfor yang tinggi. Biasanya, kalsium dalam danau berikatan dengan fosfor untuk membuat mineral padat kalsium fosfat, yang membuat mineral penyusunnya tidak dapat diakses oleh kehidupan. Tetapi di danau dengan kadar karbonat tinggi, karbonat mengalahkan fosfat dalam mengikat kalsium. Akibatnya, beberapa fosfat tersedia secara bebas di dalam air, menurut eksperimen yang dilakukan oleh Toner dan Catling.
"Itu ide yang langsung, yang merupakan daya tariknya," kata Toner. "Ini memecahkan masalah fosfat dengan cara yang elegan dan masuk akal."
Ini musimnya
Selama musim kemarau, kadar fosfat dapat melonjak di danau soda, yang berarti tubuh-tubuh ini dapat memiliki kadar fosfat 1 juta kali lebih tinggi daripada di air laut.
"Tingkat fosfat yang sangat tinggi di danau dan kolam ini akan mendorong reaksi yang menempatkan fosfor ke dalam molekul pembangun RNA, protein dan lemak, yang semuanya dibutuhkan untuk membuat kehidupan berjalan," kata Catling dalam pernyataan itu.
Sekitar 4 miliar tahun yang lalu, udara kaya karbon dioksida awal Bumi akan membantu menciptakan danau dengan kadar fosfor tinggi, kata para peneliti. Itu karena danau kaya karbonat sering terbentuk di mana atmosfer memiliki kadar karbon dioksida yang tinggi. Selanjutnya, karbon dioksida larut dalam air, membuatnya lebih asam, yang pada gilirannya melepaskan fosfor dari batuan.
"Bumi purba adalah tempat yang aktif secara vulkanis, sehingga Anda akan memiliki banyak batuan vulkanik segar yang bereaksi dengan karbon dioksida dan memasok karbonat dan fosfor ke danau," kata Toner. "Bumi purba dapat menjadi tuan rumah bagi banyak danau kaya karbonat, yang akan memiliki konsentrasi fosfor yang cukup tinggi untuk memulai kehidupan."
Studi ini melengkapi makalah lain yang diterbitkan dua peneliti pada tahun 2019, yang menunjukkan bahwa danau soda juga dapat memasok banyak sianida, bahan kimia yang mematikan bagi manusia tetapi tidak untuk mikroba primitif. Sianida dapat mendukung pembentukan asam amino dan nukleotida, bahan pembangun protein, DNA dan RNA - pada intinya, bahan utama kehidupan, kata para peneliti.
