华盛顿大学研究员乔纳森·托纳博士说:“ 50年来,所谓的磷酸盐问题一直困扰着人们对生命起源的研究。”
问题在于,构成生物组成部分的化学反应需要大量磷,而磷却很少。
Toner博士及其同事在某些类型的湖泊中找到了解决该问题的方法。
在研究中,他们集中研究了富含碳酸盐的湖泊,这些湖泊形成于洼地中的干燥环境中,从而使周围景观中的水流失。
由于蒸发速率高,湖水集中在咸和碱性或高pH值的溶液中。在所有七大洲都发现了此类湖泊,也称为碱湖或苏打湖。
研究人员首先研究了现有碳酸盐含量丰富的湖泊中的磷含量,包括加利福尼亚州的莫诺湖,肯尼亚的马加迪湖和印度的罗纳尔湖。
尽管确切的浓度取决于样品的采集地点和季节,但研究人员发现,富含碳酸盐的湖泊的磷含量高达海水,河流和其他类型湖泊中的磷含量的50,000倍。
如此高的浓度表明存在一些常见的自然机制,这些机制在这些湖泊中积累了磷。
如今,这些富含碳酸盐的湖泊具有丰富的生物资源,并支持从微生物到马加迪湖著名的火烈鸟群的生命。这些生物影响湖泊的化学物质。
因此,该团队使用不同化学成分的富含碳酸盐的水瓶进行了实验室实验,以了解湖泊如何积聚磷,以及在无生命的环境中如何获得高浓度的磷。
这些水含磷高的原因是其碳酸盐含量。
在大多数湖泊中,钙在地球上的含量要丰富得多,它与磷结合形成固体磷酸钙矿物质,这些矿物质是生命所无法获得的。
但是在富含碳酸盐的水中,碳酸盐比磷酸盐更能与钙结合,而使某些磷酸盐未结合。
结合不同浓度成分的实验室测试表明,钙会与碳酸盐结合,并使磷酸盐自由地存在于水中。
“这是一个简单的主意,这就是它的吸引力。它以一种优雅而合理的方式解决了磷酸盐问题。”
当湖水在干旱季节,沿海岸线或与湖主体分开的水池中蒸发时,磷酸盐含量甚至可能攀升至海水中的百万倍。
华盛顿大学教授戴维·卡特林(David Catling)说:“这些湖泊和池塘中极高的磷酸盐含量会推动反应,使磷进入RNA,蛋白质和脂肪的分子结构单元,所有这些都是生命的必需品,”该研究的合著者。