大型蘇打湖可能提供了地球上生命開始所需的高磷含量，這為如何在磷匱乏的情況下發生生命起源前的化學反應提供了新的解釋。磷與氮、碳一樣，是地球生命不可或缺的元素。磷是必需生物分子的關鍵成分，包括儲存和傳遞遺傳訊息的DNA和RNA，以及為細胞過程提供能量的ATP（三磷酸腺苷）。

生命可能起源於大型蘇打湖，那裡的磷濃度足以支持生命起源前的化學反應。上圖顯示的是莫諾湖，大型蘇打湖的例子。

磷在生命起源中可能也扮演了至關重要的角色。生命的開始必須滿足某些生化條件，其中之一就是磷的可用性。這種元素調節生物體的生長和代謝活動。然而，與氮和碳不同，磷在地球表面相對稀缺，而這一限制在生命起源前的地球和今天都存在。

由於磷既稀有又必不可少，科學家長期以來一直在質疑早期生命如何獲得足夠的磷來出現和繁殖。

為了回答這個問題，他們在實驗室裡進行了實驗。這些實驗表明，生命起源前的化學反應需要非常高的磷濃度—大約是水中自然磷濃度的10，000 倍。這引發了一個問題：數十億年前地球上水中如此高的磷濃度是如何以及在哪裡出現的。

新理論：蘇打湖是生命的搖籃

地球科學家克雷格·沃爾頓給了新的答案：沒有自然徑流的大型蘇打湖可以維持磷濃度足夠長的時間，即使生命在某個時刻開始存在於其中（並不斷消耗磷）。這項研究的結果剛發表在《科學進展》雜誌上。

此類湖泊僅透過蒸發來失水。這意味著磷留在水中，而不是透過河流和溪流沖走。因此，這些蘇打湖中會累積非常高濃度的磷。

早在2020 年，華盛頓大學的研究人員就提出，蘇打湖可能是生命的搖籃。沃爾頓現在對此進行了更進一步的研究。作為蘇黎世聯邦理工學院生命起源與流行中心(COPL) 諾米斯獎學金計畫的一部分，這位研究人員正在從地球化學的角度研究生命起源的問題。

並非所有的蘇打湖都適合；沃爾頓排除了小型蘇打湖。 「一旦生命在其中發展，它們的磷供應就會消耗得比補充得更快。這會扼殺化學反應和正在發展的生命，」沃爾頓說。另一方面，在大型蘇打湖中，磷濃度足夠高，可以長期維持基本的化學反應和生命。這些高濃度是透過大量流入的含磷河水來實現的，而水只能透過蒸發離開湖面。由於磷不易蒸發，它會留在湖中並積聚。

莫諾湖：現存案例

加州的莫諾湖就是這樣一個大型蘇打湖的例子。它的面積大約是蘇黎世湖的兩倍。在莫諾湖中，磷濃度始終保持在高位，使各種生物得以繁衍生息。這一點至關重要，因為在小湖中，磷在形成新的磷之前就被消耗了。因此，莫諾湖中的磷濃度保持在高位，這意味著大量的磷定期流入，而磷含量不會下降得太快。

因此，沃爾頓和他的團隊認為，在地球早期歷史中，擁有穩定高磷供應的大型蘇打湖是生命起源的理想環境。研究人員認為，生命更有可能起源於這樣的大型水體，而不是查爾斯·達爾文所懷疑的小水池。

因此，生命的起源可能與大型蘇打湖的特殊環境密切相關，這些蘇打湖的地質背景和磷平衡為生命起源前的化學反應提供了理想條件。沃爾頓說：“這一新理論有助於解開地球生命起源之謎的另一部分。”

編譯自/ scitechdaily