İyi balistiğe sahip eski denizcilerin üzücü kaderi

500 milyon yıl önce Kambriyen döneminde denizlere zırhlı grup hakimdi. Yumuşak hayvanlar, bazıları koç başı veya kartal kanadı şeklinde, bazıları ise hançer keskinliğinde dikenlerle süslenmiş şampanya flütleri gibi, muazzam güçte ve dekoratif güzellikte koruyucu kabuklara dönüşen metalik macun gövdeleri salgılar.

Ancak Devoniyen döneminde, yaklaşık 70 milyon yıl sonra, uzun bacaklı theropodların, briopodların, iyi kabuklu denizcilerin, soygun kurbanlarının ve pahalı yollarının çoğu yok oldu.

araştırmacılar olarak Son zamanlarda önerilen Trends in Ecology and Evolution dergisinde, Brachiopod imparatorluğunun çöküşü, hayatı baştan tanımlayan çatışmayı örnekliyor: fosfor arayışı. Bilim adamları, fosfor elementinin birçok yönden gerekli olduğunu uzun zamandır biliyorlar ve burada DNA molekülünü birbirine bağlayarak hücrenin her hareketine güç veriyor. Yeni rapor, fosforun kimyasal olarak yararlı formu olan fosfatın, doğanın sert kısımlarının, kabuklarının, dişlerinin ve kemiklerinin söz sahibi olarak evrimin gidişatını şekillendirdiğinin bir başka yolunun altını çiziyor.

Çek Cumhuriyeti’ndeki Charles Üniversitesi’nden paleontolog ve yeni raporun yazarı Peter Kraft, “Fosfor, omurgalılar ve kemikli balıklar tarafından çalındı” dedi. “Bu gerçekleştiğinde, hızla çeşitlendiler ve devraldılar.” Dr. İşbirliği Batı Bohemya Üniversitesi’nden Michel Mergel ile Kraft.

Araştırma, disiplinler ve zaman dilimleri arasında yayılan bir proje olan Fosfat Çalışmaları Rönesansı’nın bir parçasıdır. Kimyagerler, ilk etapta hayata yol açan prebiyotik suyu fosfatların nasıl baharatlandırdığını keşfederken, malzeme bilimciler elementle oynayarak şaşırtıcı yeni renkler ve şekiller elde ediyor.

University College London’da inorganik kimya profesörü Andrea Sella, “Farklı koşullar, farklı sıcaklıklar, farklı basınçlar ve garip şeyler altında fosforu ısıtırsanız,” dedi. “Kırmızı elyaf şekilleri, siyah metalik şekiller ve mor şekiller elde edersiniz.” Ayrıca, fosfor atomlarından oluşan katmanları istifleyebilir ve ardından bunları, teknolojinin dayandığı elektronların ve hafif parçacıkların akışını kontrol etmek amacıyla fosforen adı verilen çok ince, esnek tabakalara ayırabilirsiniz. Dr. Silla, “Bu elementin neler yapabileceğinin sadece yüzeyini kazıdık,” dedi.

Fosfor, 17. yüzyılın sonlarında, sıradan metalleri altına çevirecek bir “filozof taşı” ararken, onu yanlışlıkla izole eden Hamburglu kimyager Henning Brand tarafından keşfedildi. En iyi bildiği altın sıvıyla -insan idrarıyla- deneyler yapması, markaya Midas dokunuşu olmayan ama karanlıkta parıldayan garip bir maddeyi patlattı ve Brand’in buna Yunanca “ışık getirmek” anlamına gelen fosfor adını vermesine yol açtı.

Beyaz fosfor adı verilen elementin bu saf halinin zehirli ve yanıcı olduğu ortaya çıktı ve bu nedenle savaşta iz mermileri, sis perdeleri ve İkinci Dünya Savaşı sırasında Brand’in memleketini harap eden Müttefik yangın bombaları yapmak için kullanıldı.

WP aynı zamanda 19. yüzyılda “her yerde grev” maçları üretmek için maçların ipuçlarına eklendiğinde korkunç Dickens ün kazandı. Çok popüler ürünü üreten havalandırması yetersiz fabrikalarda çalışan kızlar ve kadınlar bazen o kadar çok fosfor buharına maruz kalıyorlardı ki, diş etlerinin çekildiği, dişlerinin döküldüğü ve çenelerindeki kemiklerin gevşediği korkunç bir durum olan “ince çene” geliştirdiler. . Tarihçi Louise Rowe’a göre çöpçatanların daha güvenli çalışma koşulları için verdiği mücadele, modern sendikal hareketi teşvik etti.

Doğada saf fosfor yoktur, ancak fosfatlar gibi oksijene bağlıdır ve bu moleküler sendika, fosfor-oksijen bağı, University College London’da organik kimyager olan Matthew Bower, “biyolojinin neden işe yaradığının temelidir”, söz konusu. Vücut, hücrenin küçük para makinelerinde bulunan fosfat bağlarını, ATP olarak bilinen adenosin trifosfat moleküllerini yapıp kırarak enerji depolar ve yakar. Dr. Bower, “esas olarak her gün vücut ağırlığınızı ATP’ye çevirerek”, fosfat geri dönüşüm sürecinin acımasız olduğunu söyledi.

Fosfat şekerle birleşerek DNA’nın omurgasını oluşturur ve burada aksi takdirde alfabe çorbasına dönüşecek olan genetik bilgi harflerinin anlamlı bir düzenini barındırır. Fosfatlar, her hücreyi her zaman neyin içeri girip neyin kaçınılması gerektiğini belirleyen uyanık bir zarla kapsüllemek için lipid molekülleri ile işbirliği yapar. Proteinler, fosfat paketlerini değiştirerek birbirlerine mesaj gönderirler.

Fosfatların şaşırtıcı faydasının arkasında, negatif bir yük istenmeyen sızıntıları önler. Dr. Bower, “Yalnızca gücü devreye sokabilir ve istediğiniz zaman bırakabilirsiniz,” dedi. “Çevreye sızmayacak.” Buna karşılık, karbonat adı verilen eşdeğer karbon bazlı molekülün suda kolayca çözüldüğünü söyledi: “DNA’yı fosfatlar yerine karbonlarla eşleştirirseniz, hepsi parçalanır.” Dr. Bower, hayatı karbon yerine fosfatlara dayalı olarak düşünmemiz gerektiği konusunda şaka yaptı.

Ancak, yaşamın diğer ana bileşenlerinden farklı olarak – karbon, nitrojen, oksijen ve hidrojen – fosfat moleküllerinin gaz fazı yoktur. “Uçmak için çok büyük,” dedi Dr. Silla. Fosfatlar, kayaların aşınması, organizmaların ayrışması veya idrar veya guano gibi dışkı yoluyla yaşam oyununa atlar. Fosfat akışlarının zaman içindeki etkisini anlamak, büyük bir araştırma çabasıdır.

Kalan bir bilmece, yaşamın fosfatla ne kadar erken başladığıdır. Fosfatın biyolojinin her yönü için ne kadar önemli olduğu düşünüldüğünde, ilk hücrelerin ortaya çıktığı ilkel sulu ortam fosfat açısından zengin olmalıdır. Cambridge Üniversitesi’nden bir jeokimyacı olan Nicholas Tosca, “Ancak, bugün Dünya’daki çoğu doğal su fosfat açısından çok yetersiz” dedi. “Aynı şeyin Dünya gezegeninde erkenden doğru olmasını bekliyorduk.” Demirin fosfatları izole etmek için çalıştığına inandığını açıkladı.

Dr Tosca ve Cambridge’deki meslektaşları yaşamın kökeni sorununu ele aldı Nature Communications’da yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada,. Araştırmacılar varsayımı yeniden gözden geçirmeye karar verdiler ve şu soruyu sordular: Peki ya daha önce, daha az oksijen varken? Oksijenin demiri güçlü bir şekilde fosfat istifleyen bir forma dönüştürdüğünü biliyorlardı. Oksijen denklemden çıkarılırsa ne olur? Araştırmacılar büyük, oksijensiz bir torpido gözünde yapay deniz suyu yarattılar ve kesinlikle, bu koşullar altında çözünmüş demirin fosfatın çoğunu tek başına bıraktığını ve muhtemelen çevredeki herhangi bir ön hücrenin kullanımına açık olduğunu keşfettiler.

Trends in Ecology and Evolution (Ekoloji ve Evrimdeki Trendler) makalesinde, Dr. Kraft benzer şekilde Kambriyen denizlerinin nispeten fosfat bakımından zengin olduğunu öne sürdü. Hayvanlar o kadar çok emebilir ki, insan vücudundaki en sert doku olan dişlerimizin fosfat minesi gibi kalın, dayanıklı kabuklar yapabilirler.

Dr. Kraft, “Bu mermilere sahip olmak çok büyük bir avantaj” dedi. Buna karşılık, modern yumuşakçaların kalsiyum karbonattan yapılmış kabukları, kumsalların ayaklarının altında kolayca çatlar. Ancak denizler kalabalıklaştıkça ve kemikli balıklar ortaya çıktıkça, fosfat arzı azaldı ve brakiyopodlar artık pahalı konutlarını inşa etmek için ihtiyaç duydukları şeyi özgürce arayamadılar. Kemikli balıklar, yapı malzemesi olarak fosfat kullanma konusunda akıllıydılar: dişleri, iskeletin birkaç parçası ve hepsi bu kadar. Balıklar hareket halinde oldukları için karadan süzülen fosfatları ve diğer besin maddelerini aşağıdaki sert, kümelenmiş kabuklara ulaşmadan önce denize yakalayabilirler.

Fosfatlara omurgalılar hakimdi ve artık onları hiçbir şey durduramazdı.