Alla levande varelser behöver celler och energi för att replikera. Utan dessa grundläggande byggstenar, levande organismer på jorden skulle inte kunna fortplanta sig och skulle helt enkelt inte existera.

Lite var känt om ett nyckelelement i byggstenarna, fosfater, tills nu. University of Hawaii at Manoa forskare, i samarbete med kollegor i Frankrike och Taiwan, ge övertygande nya bevis för att denna komponent för liv visade sig genereras i yttre rymden och levererades till jorden under dess första en miljard år av meteoriter eller kometer. Fosforföreningarna inkorporerades sedan i biomolekyler som finns i celler i levande varelser på jorden.

Den banbrytande forskningen beskrivs i "An Interstellar Synthesis of Phosphorus Oxoacids, " författad av UH Mānoa doktorand Andrew Turner, nu biträdande professor vid University of Pikeville, och UH Manoa kemiprofessor Ralf Kaiser, i septembernumret av Naturkommunikation .

Enligt studien, fosfater och difosforsyra är två huvudämnen som är väsentliga för dessa byggstenar i molekylärbiologin. De är huvudbeståndsdelarna i kromosomerna, bärare av genetisk information där DNA finns. Tillsammans med fosfolipider i cellmembran och adenosintrifosfat, som fungerar som energibärare i celler, de bildar självreplikerande material som finns i alla levande organismer.

Replikerar interstellära förhållanden

I en ultrahögvakuumkammare nedkyld till 5 K (-450℉) i W.M. Keck Research Laboratory in Astrochemistry vid UH Mānoa, Hawaiʻi-teamet replikerade interstellära isiga korn belagda med koldioxid och vatten, som är allestädes närvarande i kalla molekylära moln, och fosfin. När de utsätts för joniserande strålning i form av högenergielektroner för att simulera de kosmiska strålarna i rymden, multipla fosforoxosyror som fosforsyra och difosforsyra syntetiserades via icke-jämviktsreaktioner.

"På jorden, fosfin är dödligt för levande varelser, sade Turner, huvud författare. "Men i det interstellära mediet, en exotisk fosfinkemi kan främja sällsynta kemiska reaktionsvägar för att initiera bildningen av biorelevanta molekyler såsom oxosyror av fosfor, som så småningom kan utlösa den molekylära utvecklingen av livet som vi känner det."

Kaiser lade till, "Fosforoxosyrorna som upptäcktes i våra experiment genom en kombination av sofistikerad analys som involverar lasrar, kopplad till masspektrometrar tillsammans med gaskromatografer, kan också ha bildats i isarna på kometer som 67P/Churyumov-Gerasimenko, som innehåller en fosforkälla som tros härröra från fosfin." Kaiser säger att dessa tekniker också kan användas för att upptäcka spårmängder av sprängämnen och droger.

"Eftersom kometer åtminstone delvis innehåller resterna av materialet från den protoplanetära skiva som bildade vårt solsystem, dessa föreningar kan spåras tillbaka till det interstellära mediet där det finns tillräckligt med fosfin i interstellära isar, " sa Cornelia Meinert vid universitetet i Nice (Frankrike).

Vid leverans till jorden med meteoriter eller kometer, dessa fosforoxosyror kan ha varit tillgängliga för jordens prebiotiska fosforkemi. Därför är en förståelse för den enkla syntesen av dessa oxosyror väsentlig för att reda ut ursprunget till vattenlösliga prebiotiska fosforföreningar och hur de kan ha inkorporerats i organismer inte bara på jorden, men potentiellt i vårt universum också.