Nasib menyedihkan para navigator kuno dengan balistik yang bagus

Pada periode Kambrium, 500 juta tahun yang lalu, lautan didominasi oleh kelompok lapis baja. Hewan lunak mengeluarkan tubuh pasta logam yang mengeras menjadi cangkang pelindung dengan kekuatan luar biasa dan keindahan deco, beberapa dalam bentuk kepala domba jantan atau sayap elang, yang lain seperti seruling sampanye bertatahkan duri tajam.

Tetapi pada periode Devonian, sekitar 70 juta tahun kemudian, sebagian besar theropoda berkaki panjang, briopoda, pelaut bercangkang baik, korban perampokan dan cara mereka yang mahal punah.

sebagai peneliti Baru-baru ini disarankan Dalam jurnal Trends in Ecology and Evolution, runtuhnya kerajaan Brachiopoda mencontohkan konflik yang mendefinisikan kehidupan sejak awal: pencarian fosfor. Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa unsur fosfor sangat penting di beberapa bidang, dan di sini ia mengikat molekul DNA bersama-sama, menggerakkan setiap gerakan sel. Laporan baru ini menggarisbawahi cara lain bahwa fosfat – bentuk fosfor yang berguna secara kimia – telah membentuk jalannya evolusi sebagai penentu bagian-bagian alam yang keras, cangkang, gigi, dan tulangnya.

“Fosfor dicuri oleh vertebrata dan ikan bertulang,” kata Peter Kraft, ahli paleontologi di Universitas Charles di Republik Ceko dan penulis laporan baru. “Begitu itu terjadi, mereka dengan cepat melakukan diversifikasi dan mengambil alih.” Kolaborasi Dr Kraft dengan Michel Mergel dari University of West Bohemia.

Penelitian ini merupakan bagian dari Renaissance of Phosphate Studies, sebuah proyek yang mencakup berbagai disiplin ilmu dan kerangka waktu. Ahli kimia sedang mengeksplorasi bagaimana fosfat membumbui kaldu prebiotik yang memunculkan kehidupan di tempat pertama, sementara para ilmuwan material mempermainkan elemen tersebut menjadi warna dan bentuk baru yang mengejutkan.

“Jika Anda memanaskan fosfor dalam kondisi yang berbeda, suhu yang berbeda, tekanan yang berbeda, dan hal-hal aneh mulai terjadi,” kata Andrea Sella, profesor kimia anorganik di University College London. “Anda mendapatkan bentuk serat merah, bentuk metalik hitam, dan bentuk ungu.” Anda juga dapat menumpuk lapisan atom fosfor dan kemudian memisahkannya menjadi lembaran yang sangat tipis dan fleksibel yang disebut fosforen, semua dengan tujuan untuk mengontrol aliran elektron dan partikel cahaya yang menjadi sandaran teknologi. “Kami baru saja menggores permukaan dari apa yang bisa dilakukan elemen ini,” kata Dr. Silla.

Fosfor ditemukan pada akhir abad ke-17 oleh ahli kimia Hamburg, Henning Brand, yang secara tidak sengaja mengisolasinya saat mencari “batu filsuf” yang akan mengubah logam biasa menjadi emas. Bereksperimen dengan banyak cairan emas yang paling dia kenal – urin manusia – memunculkan merek dengan zat aneh yang tidak memiliki sentuhan Midas tetapi bersinar dalam gelap, membuat Merek menyebutnya fosfor, nama Yunani untuk “membawa cahaya.”

Bentuk murni dari elemen ini, yang disebut fosfor putih, ternyata beracun dan mudah terbakar sehingga digunakan dalam perang, untuk membuat peluru pelacak, tabir asap, dan bom api Sekutu yang menghancurkan kampung halaman Brand selama Perang Dunia II.

WP juga memenangkan ketenaran Dickensian yang suram di abad ke-19, ketika ditambahkan ke tip pertandingan untuk menghasilkan pertandingan “serangan di mana saja”. Gadis dan wanita yang bekerja keras di pabrik berventilasi buruk yang memproduksi produk yang sangat populer kadang-kadang terkena begitu banyak uap fosfor sehingga mereka mengembangkan “rahang tipis”, suatu kondisi yang mengerikan di mana gusi mereka surut, gigi mereka tanggal, dan tulang-tulang di rahang mereka mengendur. . Menurut sejarawan Louise Rowe, perjuangan para mak comblang untuk kondisi kerja yang lebih aman membantu memacu gerakan serikat pekerja modern.

Fosfor murni tidak ada di alam, tetapi terikat pada oksigen, seperti fosfat, dan ikatan perdagangan molekuler ini, ikatan fosfor-oksigen, “adalah dasar mengapa biologi bekerja,” Matthew Bower, ahli kimia organik di University College London, dikatakan. Tubuh menyimpan dan membakar energi dengan membuat dan memutuskan ikatan fosfat yang ditemukan dalam mesin moneter kecil sel, molekul adenosin trifosfat, yang dikenal sebagai ATP. Proses daur ulang fosfat tanpa henti, kata Dr. Bower, “pada dasarnya mengubah berat badan Anda menjadi ATP setiap hari.”

Fosfat bergabung dengan gula untuk membentuk tulang punggung DNA, di mana ia memegang susunan huruf-huruf informasi genetik yang berarti yang jika tidak akan runtuh ke dalam sup alfabet. Fosfat bersekongkol dengan molekul lipid untuk merangkum setiap sel dengan membran waspada yang selalu menentukan apa yang masuk dan apa yang harus dihindari. Protein mengirim pesan satu sama lain dengan bertukar paket fosfat.

Di balik manfaat fosfat yang luar biasa, muatan negatif mencegah kebocoran yang tidak diinginkan. “Anda hanya bisa memasukkan daya dan mengeluarkannya saat Anda mau,” kata Dr. Bower. “Itu tidak akan meresap ke lingkungan.” Sebaliknya, katanya, molekul berbasis karbon yang setara, yang disebut karbonat, mudah larut dalam air: “Jika Anda memasangkan DNA dengan karbon, bukan fosfat, semuanya akan hancur.” Dr. Bower bercanda bahwa kita harus mempertimbangkan kehidupan berdasarkan fosfat daripada karbon.

Namun, tidak seperti komponen utama kehidupan lainnya – karbon, nitrogen, oksigen, dan hidrogen – molekul fosfat tidak memiliki fase gas. “Terlalu besar untuk terbang,” kata Dr. Silla. Fosfat melompat ke dalam permainan kehidupan melalui erosi batu, dekomposisi organisme, atau kotoran seperti urin atau guano. Memahami efek fluks fosfat dari waktu ke waktu adalah upaya penelitian utama.

Satu teka-teki yang tersisa adalah bagaimana kehidupan awal dimulai dengan fosfat. Mengingat betapa pentingnya fosfat untuk setiap aspek biologi, pengaturan air primitif di mana sel-sel pertama muncul pasti kaya akan fosfat. “Namun, sebagian besar perairan alami di Bumi saat ini sangat sedikit dalam hal fosfat,” kata Nicholas Tosca, ahli geokimia di University of Cambridge. “Kami mengharapkan hal yang sama terjadi sejak awal di planet Bumi.” Dia menjelaskan bahwa dia percaya bahwa besi bekerja untuk mengisolasi fosfat.

Dr Tosca dan rekan-rekannya di Cambridge membahas masalah asal usul kehidupan Dalam sebuah penelitian yang baru-baru ini diterbitkan di Nature Communications,. Para peneliti memutuskan untuk mempertimbangkan kembali asumsi tersebut, dengan bertanya: Bagaimana dengan sebelumnya, ketika oksigen di sekitar jauh lebih sedikit? Mereka tahu bahwa oksigen mengubah besi menjadi bentuk yang menumpuk fosfat dengan kuat. Apa yang akan terjadi jika oksigen dihilangkan dari persamaan? Para peneliti menciptakan air laut buatan dalam kotak sarung tangan bebas oksigen yang besar dan menemukan bahwa, tentu saja, dalam kondisi ini, besi terlarut meninggalkan sebagian besar fosfat saja, mungkin tersedia untuk setiap sel proto di lingkungan itu.

Dalam makalah Trends in Ecology and Evolution, Dr. Kraft juga menyarankan bahwa laut Kambrium relatif kaya fosfat. Hewan dapat menyerap begitu banyak, bahkan, mereka dapat membuat cangkang yang tebal dan tahan lama, seperti jaringan terkeras dalam tubuh manusia – email fosfat gigi kita.

“Merupakan keuntungan besar memiliki cangkang ini,” kata Dr. Kraft. Sebagai perbandingan, cangkang moluska modern, yang terbuat dari kalsium karbonat, mudah retak di bawah kaki pantai. Tetapi ketika lautan penuh sesak dan ikan-ikan kurus muncul, persediaan fosfat berkurang, dan brakiopoda tidak dapat lagi dengan bebas mencari apa yang mereka butuhkan untuk membangun tempat tinggal mereka yang mahal. Ikan bertulang bijaksana dalam menggunakan fosfat sebagai bahan bangunan: gigi mereka, beberapa bagian kerangka, dan hanya itu. Karena mereka bergerak, ikan dapat menjebak setiap fosfat dan nutrisi lain yang disaring dari darat ke laut, sebelum mereka mencapai cangkang keras yang menggumpal di bawah.

Fosfat didominasi oleh vertebrata, dan tidak ada yang bisa menghentikan mereka sekarang.