磷是生命必不可少的元素。它是所有活生物体的基础,并且是RNA,DNA和细胞膜的关键成分。磷化合物必须与原始生命的出现有关。但是重要的是,这些化合物是水溶性的和反应性的,因此它们可以参与各种化学过程。只有在这种情况下,磷才能参与磷酸化,从而能够合成复杂的分子。但是,自然界中的磷仅在相当惰性的磷酸盐类矿物中作为磷酸根离子存在。因此,磷酸盐矿物不太可能成为益生元合成含磷化合物(第一生物的前体)的来源。

圣彼得堡大学和内盖夫本古里安大学的一组研究人员在死海地区的岩石中发现了天然的环磷酸盐-具有化学活性的含磷化合物。环磷酸盐在工业中被广泛使用,但是以前从未在自然界中发现过。环磷酸盐的水解分解(开环)导致释放足以引发磷酸化反应的能量。因此,环磷酸盐被认为是原始地球上可能的活性益生元磷的来源。

研究人员认为,环磷酸盐可能是磷盐热解氧化的产物。天然磷化物是无氧矿物,其磷的氧化态低于零。在地球上具有重大地热活动的地区(包括发生高温地质过程的死海地区)发现了磷化物。此外,对地球表面的陨石轰炸被认为是可能产生的不同的但尚未研究的磷酸盐的原因,因为任何进入大气层的宇宙物体都会受到严重的烧蚀-陨石物质的汽化和高温氧化过程。

“当代岩石圈中环磷的稀有性并不意味着这些矿物不可能在地球早期更广泛地传播。因为数十亿年前的地球化学环境与今天的地球化学环境大不相同。随着时间的流逝,地球大气层中的氧气变得越来越饱和。然后,富氧气氛释放出磷,从而导致形成环磷酸盐。”由俄罗斯科学基金会,圣彼得堡大学地质学与矿物学博士支持的研究项目负责人谢尔盖·布里文说。

因此,可以将死海沿岸发现的磷化物和环磷酸盐视为模型系统,该模型系统可在地球演化的早期阶段重现磷的形态。天然环磷酸盐的发现为科学家了解和建模益生元的磷酸化反应打开了新的大门,这些反应导致了我们星球上原始生命的出现。