Sciencemag.cz
Doporučujeme
Množství fosforu rozpuštěného ve vodě je velmi omezené, v řadě prostředí je fosfor vysloveně nedostatkovým prvkem. A protože fosfor současně představuje nezbytný stavební kámen současného života (nejen nukleové kyseliny, ale fosfolipidy v membránách), musel se do organické hmoty nějak v dostatečné koncentraci dostávat už v době prebiotické chemie.
Vědci z University of Hawaii (Manoa) a dalších institucí nyní navrhují, že základem mohly být alkylfosfonové kyseliny, které pozemský život dostal již předsyntetizované z vesmíru. Jedná se o jediné organické sloučeniny fosforu, o nichž je známo, že se vyskytují i v kosmu, byly nalezeny na meteoritu Murchison. Na Zem se mohly tyto sloučeniny dostat především při dopadech komet.
Studie publikovaná Science Advances dokládá, že alkylfosfonové kyseliny a fosfonáty, tedy sloučeniny o vzorcích C−PO(OH)2 a C−PO(OR)2 mohou vznikat i v chladném prostředí kosmického ledu. Stačí k tomu fosfin (PH3), voda a methan, tedy sloučeniny ve vesmíru se vystavující běžně. V laboratoři se nyní za podmínek, které mají odpovídat chladným mezihvězdným mračnům, tyto látky reagovaly za vzniku alkylfosfonových kyselin. Možná v těchto prostředích mohly vznikat i složitější organické sloučeniny fosforu a vznikající život je využil v už předsyntetizované podobě, rozpuštěné v mořské vodě.
Origin of alkylphosphonic acids in the interstellar medium
Science Advances 07 Aug 2019: Vol. 5, no. 8, eaaw4307 DOI: 10.1126/sciadv.aaw4307
Zdroj: University of Hawaiʻi at Mānoa
Poznámky PH:
Fosforu jako takového je na Zemi dost, většina ale v podobě málo rozpustného fosforečnanu vápenatého, v mořské vodě je koncentrace fosforu velmi nízká. Pokud ho organismy rychle do sebe nedokáží zabudovat, sráží se právě jako fosforečnan vápenatý a klesá ke dnu. Dokonce existuje i teorie, že nukleové kyseliny mohly původně sloužit jako skladiště pro fosfor, uchovávaly ho v organické hmotě pro další potřebu. Některé bakterie žijící v prostředí bez fosforu se „živí“ cizí DNA, ba dokonce i tráví kopie vlastní genetické informace (a naopak ponechávají fosfor tam, kde příslušné komponenty přímo fungují v rámci chemických reakcí, třeba v ribozomech).
Teorie o předsyntetizování řady organických látek na kometách jsou populární a celkem i věrohodné. Nebyl ale pro život dostatek rozpuštěných fosforečnanů u podmořských vývěrů? Nakonec v nukleových kyselinách, v ATP, při metabolismu glukózy přes její fosfáty i ve fosfolipidech jde o estery – na uhlík je fosfor vázán přes atom kyslíku, alkylfosfonové kyseliny s vazbou C-P (organofosforečné sloučeniny v pravém slova smyslu) tedy život cca nepotřebuje?
V prostředí bez kyslíku ovšem chemie fosforu fungovala na Zemi asi jinak, většina fosforu rozpuštěného ve vodě mohla být v oxidačním čísle ne V, ale III, s odlišnou rozpustností.
Viz také starší tisková zpráva AV ČR (z roku 2009)
Jak se mořské mikroorganismy vyrovnávají s nedostatkem životně důležitých látek
Oceány nás stále fascinují svým bohatstvím a rozmanitostí života. Základem mořských potravních sítí jsou jednobuněčné řasy a sinice zvané fytoplankton, které vytvářejí potravu pro všechny ostatní organismy. Co ale určuje růst mořského fytoplanktonu, není zcela jasné. Mořští biologové jsou v této otázce rozděleni na dva hlavní tábory. Jedna skupina považuje za hlavní živinu určující množství života v oceánech vázaný dusík, druhá skupina předpokládá, že hlavním limitujícím prvkem v oceánu je fosfor.
Studie uveřejněná ve čtvrtek 5. března 2009 v časopise Nature přináší do této problematiky zcela nový pohled. Mezinárodní vědecký tým složený z amerických, francouzských a českých vědců se zaměřil na dvě oblasti světového oceánu velmi chudé na živiny; Sargasové moře a oblast jižního Pacifiku mezi Velikonočním ostrovem a pobřežím Chile. K velkému překvapení vědců se ukázalo, že mikroorganismy odebrané v těchto dvou oblastech vykazují zcela odlišné lipidové složení. Zatímco vzorky z jižního Tichomoří obsahovaly poměrně běžné formy fosfolipidů, fytoplankton odebraný v Sargasovém moři vykazoval značné množství neobvyklých forem lipidů neobsahujících fosfor. Organismy žijící v Sargasovém moři se tvorbou těchto náhražkových lipidů zřejmě vypořádávají s velmi omezeným přísunem fosforu, který potřebují především pro syntézu DNA.
Podle Michala Koblížka z Mikrobiologického ústavu AV ČR, v. v . i., v Třeboni získané výsledky jasně dokazují, že jsou různé oblasti světového oceánu limitovány odlišnými živinami. V jižním Tichomoří je rozvoj fytoplanktonu omezen přísunem vázaného dusíku, kdežto v Sargasovém moři je nedostatek fosforu. Vytváření náhražkových „bezfosforových“ forem lipidů navíc představuje zajímavý příklad evoluční adaptace, kterou se mořské organismy přizpůsobily velmi obtížným podmínkám volného oceánu.
