在世界上一些最古老的岩石中发现纳米颗粒，以隐藏生命起源的线索

包裹在地球上一些最古老的岩石中的是以前被忽视的纳米晶体，它们讲述了一个关于生命如何出现的故事。

西澳大利亚大学（University of Western Australia）和剑桥大学（University of Cambridge）的地球科学家表示，他们的研究结果可以解释为什么磷会成为生命的主要组成部分，以及分子最初是如何在海底的热液喷口聚集在一起形成原始RNA的。

他们在透射电子显微镜下检查了来自西澳大利亚皮尔巴拉地区的35亿年前的岩石，发现了意想不到的矿物。

皮尔巴拉是著名因为它在太古宙时代当生活刚刚开始的时候。这个区域的岩石是一个时间胶囊，包含对益生元化学的见解。

从远处看，训练有素的眼睛可能会识别出 t皮尔巴拉的条纹红色岩石是非常细的石英（含有硅和氧）和赤铁矿（由铁和氧制成），称为碧玉铁质岩.

仔细观察会发现一些令人惊讶的事情;具有有趣特性的隐藏纳米晶体。散布在整个碧玉床上的是细小的颗粒绿铝石，一种含有铁、硅和氧的矿物，数十亿年前会从附近的热液喷口喷出并沉淀在海底。

“我们发现隐藏在更显眼的氧化铁（使岩石呈鲜红色）之间有更丰富的铁粘土，”西澳大利亚大学地质学家Birger Rasmussen说科学警报.

“令人惊讶的是，你可以在如此古老的岩石中看到纳米颗粒，部分原因是它们被密封在这些相对化学惰性的材料中。

在纳米尺度上，绿铝石的结构是不寻常的。颗粒边缘是波纹状的，这是由于富铁之间的晶体结构错位而产生的八面体层和富含二氧化硅的四面体层。

“它在边缘产生一系列平行的凹槽，这些凹槽的大小非常适合RNA和DNA等物质，”拉斯穆森说，并解释说这使得粘土纳米颗粒成为完美的催化工具，用于排列这些生物分子的成分，以便它们可以很容易地点击在一起。

数十亿年前，热液喷口可能已经产生了数万亿个微小的粘土颗粒，这些颗粒的凹槽就像装配线一样，浓缩了RNA或pre-RNA。

长期以来，热液喷口被认为是生命可能出现的地方，但热液喷口为这一过程的发生提供了完美的位置。它们不断地通过岩浆室搅动海水，并将充满营养物质的炽热烟羽流喷回海洋。

“这是发生化学反应的好地方......因为它们是极端梯度的区域，“拉斯穆森说。

皮尔巴拉 35 亿年前的岩石还含有氟磷灰石（一种由氧、钙、氟和磷组成的矿物质）。

科学家们一直困惑于为什么在如此多的生物结构（包括DNA、膜和脂质）中发现了磷，尽管海洋中的磷浓度如此之低。

但是，在数十亿年前的岩石中存在含磷矿物氟磷灰石提供了一个潜在的解释：热液喷口可能是可获得磷的早期来源。

研究人员的模型表明，35亿年前深海水中的磷浓度可能比今天高出10到100倍。

“为什么生命选择磷进行如此多的基本生化过程，包括遗传物质的制造，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进化过程中更加丰富，“拉斯穆森说。

本文发表于科学进展.

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