寻找生命起源的新答案

东加州的蒙诺湖没有流出，允许盐随着时间而建立。这种富含碳酸盐湖的高盐可以生长成柱子。

我们知道它需要磷。它是六个主要化学元素之一，它形成DNA和RNA分子的骨干，充当所有细胞中能量的主要货币，并将脂质锚定，将细胞与周围环境分开。

但是如何在早期的地球上进行无生命的环境供应这一关键成分？

“50年来，是什么所谓的”磷问题，“已经困扰着生命的起源，”华盛顿大学研究助理教授乔纳森·迪纳（Respience）的地球和空间科学教授Jonathan Tone。

问题是使物质块的化学反应需要大量磷，但磷是稀缺的。2019年12月30日发布的新款UW学习，在国家科学院的诉讼程序中，在某些类型的湖泊中发现了这个问题的答案。

今年2007年照片显示了肯尼亚的马格尼湖，富含碳酸盐的湖泊，其床是由火山岩制成的。湖的咸水含有丰富的微生物，吸引了其他生命，包括这些火烈鸟和斑马。

该研究侧重于富含碳酸盐的湖泊，在抑郁症中的干燥环境中形成漏斗从周围景观中排出的水。由于蒸发速度高，湖泊水浓缩成咸且碱性，或高pH，溶液。在所有七大洲都发现了这种湖泊，也称为碱性或苏打湖。

研究人员首先在现有的碳酸盐湖中看着磷测量，包括加利福尼亚州的Mono湖，在印度肯尼亚和伦拉尔湖的Magadi。

虽然精确的浓度取决于样品所捕获的位置和在哪个季节，研究人员发现，碳酸盐的湖泊有高达50,000次在海水，河流和其他类型的湖泊中发现的磷水平。这种高浓度指向一些常见的自然机制，积累这些湖泊中的磷。

今天，这些富含碳酸盐的湖泊是生物学上丰富的，支持的生活从微生物到Magadi湖的着名火烈鸟。这些生物会影响湖泊化学。因此，研究人员在不同化学组合物中使用瓶碳酸盐水瓶的实验室实验，了解湖泊如何积累磷，以及高磷浓度如何进入生气的环境。

彩色点显示在世界各地的不同碳酸盐湖水中测量的磷水平。富含碳酸盐的湖泊可含有高达50,000倍的海水中发现的磷酸盐水平，在不列颠哥伦比亚省的烹饪和最后一次机会湖泊系统（黄点）测量的最高水平。

这些水有高磷的原因是它们的碳酸含量。在大多数湖泊中，地球上更丰富的钙，与磷粘合以制备固体磷酸钙矿物质，生命无法进入。但在富含碳酸盐的水域中，碳酸盐脱位磷酸盐与钙结合，留下一些未附加的磷酸盐。实验室测试，不同浓度的组合成分表明钙与碳酸盐结合，并在水中自由地留下磷酸盐。

“这是一个直截了当的想法，这是它的吸引力，”墨尼斯说。“它以优雅和合理的方式解决了磷酸盐问题。”

磷酸盐水平甚至可能升高到海水中的百万次，当水域在干燥的季节蒸发，沿着海岸线或与湖主体分开的游泳池时。

“这些湖泊和池塘的极高的磷酸盐水平将使磷将磷作为RNA，蛋白和脂肪的分子构建块中，所有这些都是为了获得生命而导致的，”联合作用的大卫网（A）地球和空间科学教授。

早期地球上丰富的富含二氧化碳的空气，大约有40亿年前，这将是创造这样的湖泊并让他们达到最大水平的磷。富含碳酸盐的湖泊倾向于形成高二氧化碳的大气中。此外，二氧化碳溶解在水中以产生酸条件，可有效地从岩石中释放磷。

“早期的地球是一个火山活跃的地方，所以你会有很多新鲜的火山岩与二氧化碳反应，并将碳酸盐和磷作为湖泊供应，”墨粉说。“早期地球可能举办了许多富含碳酸盐的湖泊，这将足够高的磷浓度来获得生命开始。”

两位作者最近的另一个研究表明，这些类型的湖泊还可以提供丰富的氰化物以支持氨基酸和核苷酸的形成，蛋白质，DNA和RNA的构建块。在那之前，研究人员努力寻找一种具有足够氰化物的自然环境，以支持生命的起源。氰化物对人类有毒，但不是原始的微生物，对于那种易于制造生命块的化学品至关重要。

参考：

“富含碳酸盐的湖泊解决生命起源的磷酸盐问题”由Jonathan D.碳粉和David C. Parling，2019年12月30日，国家科学院的诉讼程序.DOI：
10.1073 / pnas.1916109117

“浓富含富生物氰化物的碱性湖泊环境和生命起源”由J.D.Toner和D. C. Cashing，2019年6月25日，Geochimica等Cosmochimica Acta.doi：
10.1016 / J.GCA.2019.06.031

该研究由Simons基金会对生命起源的合作资助。