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，它們講述了一個關于生命如何出現的故事。

西澳大利亞大學（University of Western Australia）和劍橋大學（University of Cambridge）的地球科學家表示，他們的研究結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的35億年前的巖石，發現了意想不到的礦物。

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

從遠處看，訓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的石英（含有硅和氧）和赤鐵礦（由鐵和氧制成），稱為碧玉鐵質巖.

仔細觀察會發現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小的顆粒綠鋁石，一種含有鐵、硅和氧的礦物，數十億年前會從附近的熱液噴口噴出并沉淀在海底。

“我們發現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，”西澳大利亞大學地質學家Birger Rasmussen說科學警報.

“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惰性的材料中。

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

“它在邊緣產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，”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。

數十億年前，熱液噴口可能已經產生了數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，熱液噴口被認為是生命可能出現的地方，但熱液噴口為這一過程的發生提供了完美的位置。它們不斷地通過巖漿室攪動海水，并將充滿營養物質的熾熱煙羽流噴回海洋。

“這是發生化學反應的好地方......因為它們是極端梯度的區域，“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）。

科學家們一直困惑于為什么在如此多的生物結構（包括DNA、膜和脂質）中發現了磷，盡管海洋中的磷濃度如此之低。

但是，在數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行如此多的基本生化過程，包括遺傳物質的制造，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化過程中更加豐富，“拉斯穆森說。

本文發表于科學進展.

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