在世界上一些最古老的巖石中發(fā)現(xiàn)納米顆粒，以隱藏生命起源的線索

包裹在地球上一些最古老的巖石中的是以前被忽視的納米晶體，它們講述了一個關(guān)于生命如何出現(xiàn)的故事。

西澳大利亞大學(xué)（University of Western Australia）和劍橋大學(xué)（University of Cambridge）的地球科學(xué)家表示，他們的研究結(jié)果可以解釋為什么磷會成為生命的主要組成部分，以及分子最初是如何在海底的熱液噴口聚集在一起形成原始RNA的。

他們在透射電子顯微鏡下檢查了來自西澳大利亞皮爾巴拉地區(qū)的35億年前的巖石，發(fā)現(xiàn)了意想不到的礦物。

皮爾巴拉是著名因為它在太古宙時代當(dāng)生活剛剛開始的時候。這個區(qū)域的巖石是一個時間膠囊，包含對益生元化學(xué)的見解。

從遠(yuǎn)處看，訓(xùn)練有素的眼睛可能會識別出 t皮爾巴拉的條紋紅色巖石是非常細(xì)的石英（含有硅和氧）和赤鐵礦（由鐵和氧制成），稱為碧玉鐵質(zhì)巖.

仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)一些令人驚訝的事情;具有有趣特性的隱藏納米晶體。散布在整個碧玉床上的是細(xì)小的顆粒綠鋁石，一種含有鐵、硅和氧的礦物，數(shù)十億年前會從附近的熱液噴口噴出并沉淀在海底。

“我們發(fā)現(xiàn)隱藏在更顯眼的氧化鐵（使巖石呈鮮紅色）之間有更豐富的鐵粘土，”西澳大利亞大學(xué)地質(zhì)學(xué)家Birger Rasmussen說科學(xué)警報.

“令人驚訝的是，你可以在如此古老的巖石中看到納米顆粒，部分原因是它們被密封在這些相對化學(xué)惰性的材料中。

在納米尺度上，綠鋁石的結(jié)構(gòu)是不尋常的。顆粒邊緣是波紋狀的，這是由于富鐵之間的晶體結(jié)構(gòu)錯位而產(chǎn)生的八面體層和富含二氧化硅的四面體層。

“它在邊緣產(chǎn)生一系列平行的凹槽，這些凹槽的大小非常適合RNA和DNA等物質(zhì)，”拉斯穆森說，并解釋說這使得粘土納米顆粒成為完美的催化工具，用于排列這些生物分子的成分，以便它們可以很容易地點擊在一起。

數(shù)十億年前，熱液噴口可能已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)萬億個微小的粘土顆粒，這些顆粒的凹槽就像裝配線一樣，濃縮了RNA或pre-RNA。

長期以來，熱液噴口被認(rèn)為是生命可能出現(xiàn)的地方，但熱液噴口為這一過程的發(fā)生提供了完美的位置。它們不斷地通過巖漿室攪動海水，并將充滿營養(yǎng)物質(zhì)的熾熱煙羽流噴回海洋。

“這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的好地方......因為它們是極端梯度的區(qū)域，“拉斯穆森說。

皮爾巴拉 35 億年前的巖石還含有氟磷灰石（一種由氧、鈣、氟和磷組成的礦物質(zhì)）。

科學(xué)家們一直困惑于為什么在如此多的生物結(jié)構(gòu)（包括DNA、膜和脂質(zhì)）中發(fā)現(xiàn)了磷，盡管海洋中的磷濃度如此之低。

但是，在數(shù)十億年前的巖石中存在含磷礦物氟磷灰石提供了一個潛在的解釋：熱液噴口可能是可獲得磷的早期來源。

研究人員的模型表明，35億年前深海水中的磷濃度可能比今天高出10到100倍。

“為什么生命選擇磷進(jìn)行如此多的基本生化過程，包括遺傳物質(zhì)的制造，而今天海洋中磷如此稀缺？答案可能是磷在生命的起源和早期進(jìn)化過程中更加豐富，“拉斯穆森說。

本文發(fā)表于科學(xué)進(jìn)展.

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