圣大科学家首次发现了天然环磷酸盐——它可能是参与地球初级生命形成的含磷分子的前体。数十亿年前,在地球地热活动核心以及陨石轰炸中可能已经有环磷酸盐形成。

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死海盆地中发现的矿物显微照片。黄绿色聚集体是环磷酸盐,红色聚集体是赤铁矿(氧化铁)。资料来源:Britvin et al / Geology, 2020

研究得到俄罗斯科学基金会的支持

文章发表在《Geology》杂志上

磷——是构成有机生命体最关键的化学元素之一:它是RNA、DNA和细胞膜的组成部分。因此,在地球演化的早期阶段,能够参与化学过程并能溶于水的磷化合物是形成初级生命的必要条件。上述反应可能是磷酸化反应,反应结果可产生更复杂的分子。然而,自然界中的磷只存在于惰性的磷酸盐类矿物的成分中,因此它们不太可能成为合成益生元分子(初级生命体的前体)的磷源。对于科学家们而言,哪些磷化合物促成了RNA和DNA等分子的构建基团,仍旧是一个谜

圣大的科学家们在死海盆地的岩石中发现了环磷酸盐——具有化学活性的含磷化合物。它们被广泛应用于工业领域,但是以前从未在自然界中被发现过。环磷酸盐的化学结构被破坏(环断裂)时,会释放出能量,能量可以引发有机磷化合物的合成。因此,环磷酸盐被认为是数十亿年前形成初级生命分子的主要含磷候选物。

文章的作者提出,环磷酸盐可能是由磷化物高温氧化而形成的——将不含氧的磷化合物相结合。在地球上,磷化物出现在发生过高温地质过程的地带,其中包括死海盆地。另外,环磷酸盐还可能是在早期地球的陨石撞击中形成的。任何宇宙物体在进入大气层时,都会经历强烈的烧蚀过程,包括物质的高温蒸发和氧化。科学家认为,存在于陨石中的磷化物,经过这一过程完全被氧化,因此有可能形成环磷酸盐。

磷化物在现代岩石圈中的稀有性,并不意味着它们在早期地球上就不常见,因为数十亿年前的地球化学环境与今天有很大不同。随着时间的流逝,地球大气层中的氧气变得越来越饱和,新环境中的氧化可能导致形成环磷酸盐。

——俄罗斯科学基金会资助项目主持人,地质矿物学博士,圣大教授谢尔盖·布里特文(Сергей Бритвин

因此,死海周围的岩石可以看作是一个系统,再现了地球演化初期含磷物质的形成过程。天然环磷酸盐的发现,使科学家们更接近于了解地球上生命起源的复杂分子是如何合成的。