Oltre 500 milioni di anni fa, gli animali marini dal corpo molle utilizzavano il fosfato per costruire un’elaborata armatura protettiva. Poi la loro risorsa si è spenta e l’evoluzione ha preso il sopravvento ed è andata avanti. Nel periodo Cambriano questi animali comandavano i mari; animali dal corpo morbido secernevano una pasta minerale che si induriva in gusci protettivi di immensa forza e bellezza decorativa, alcuni a forma di teste di ariete o ali d’aquila, altri come flute di champagne tempestate di spine affilate come pugnali.
Tuttavia nel periodo Denoviano, 70 milioni di anni dopo, la maggior parte di questi brachiopodi, briopodi e relativi marinai ben corazzati si erano estinti, vittime di furti e dei loro modi stravaganti. Il crollo di questo poderoso impero è dovuto alla ricerca del fosforo. Gli scienziati sanno da tempo che l’elemento fosforo è essenziale su molti fronti, qui tiene insieme la molecola del DNA, lì alimenta ogni movimento della cellula.
Scienza, antichi animali marini corazzati e il loro destino
La nuova ricerca ha inoltre sottolineato un’altro modo in cui il fosfato ha plasmato il corso dell’evoluzione come arbitro delle parti dure della natura, dei suoi gusci, dei denti e delle ossa. I chimici stanno esplorando come i fosfati siano riusciti a condire il brodo prebiotico che ha dato origine alla vita in primo luogo, mentre gli scienziati dei materiali stanno manipolando l’elemento in nuovi sorprendenti colori e forme. Il fosforo fu scoperto alla fine del XVII secolo da un alchimista di Amburgo, Hennig Brand, che lo isolò inavvertitamente mentre cercava la leggendaria “pietra filosofale” che avrebbe trasformato i normali metalli in oro.
Questa forma pura dell’elemento, chiamata fosforo bianco, si è rivelata tossica e infiammabile e quindi è stata utilizzata in guerra, per produrre proiettili traccianti, cortine fumogene e le bombe incendiarie. Il fosforo puro non esiste in natura, ma è legato all’ossigeno, come il fosfato, e questo sindacato molecolare, il legame fosforo-ossigeno è fondamentale in biologia. Il corpo immagazzina e brucia energia creando e rompendo continuamente i legami fosfato che si trovano nei piccoli bancomat della cellula, le sue molecole di adenosina trifosfato, meglio conosciute come ATP. Comprendere l’impatto dei flussi di fosfato nel tempo è un importante sforzo di ricerca.
Fosfato, essenziale per ogni aspetto della biologia
Un mistero persistente è come inizialmente la vita si sia impadronita del fosfato. Dato quanto il fosfato sia essenziale per ogni aspetto della biologia, l’ambiente acquoso primordiale in cui sorsero le prime cellule doveva essere ricco di fosfato. I ricercatori hanno creato acqua di mare artificiale in un grande vano portaoggetti privo di ossigeno e hanno scoperto che, in quelle condizioni, il ferro disciolto lasciava da solo la maggior parte del fosfato, presumibilmente disponibile per qualsiasi proto-cellula nelle vicinanze. Secondo lo studio i mari del Cambriano fossero relativamente saturati di fosfati. Gli animali potrebbero assorbire così tanto, infatti, che potrebbero modellare gusci spessi e resistenti, duri come il tessuto più duro del corpo umano: lo smalto fosfatico dei nostri denti.
Quando i mari si affollarono e apparvero pesci ossei, le scorte di fosfato diminuirono e i brachiopodi non potevano più raccogliere liberamente ciò di cui avevano bisogno per costruire le loro costose abitazioni. I pesci ossei sono riusciti a dosare il fosfato, come materiale di costruzione. Essendo mobili, i pesci potrebbero intrappolare qualsiasi fosfato e altri nutrienti filtrati dalla terra al mare, prima che raggiungano i pesanti gusci sottostanti.
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