Гидротермальные системы могли поставлять необходимый фосфор для ранней жизни

Исследователи из Университета Тохоку обнаружили первые геохимические и минералогические свидетельства того, что гидротермальные процессы на древнем морском дне могли быть важным источником биодоступного фосфора — ключевого элемента для возникновения жизни. Их работа опубликована в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.

Фосфор, образующий основу ДНК, РНК и клеточных мембран, на поверхности Земли содержится в основном в нерастворимых фосфатных минералах. Ученые долго не могли понять, как он мог накапливаться в доступной форме в раннем океане. Анализ базальтовых пород морского дна возрастом 3,455 миллиарда лет из кратона Пилбара в Западной Австралии показал, что фосфор интенсивно выщелачивался из пород, подвергшихся гидротермальному изменению. Минералогические данные подтвердили растворение фосфатных минералов в этих зонах, что указывает на высвобождение фосфора в морскую воду.

Исследование выявило два типа гидротермальных флюидов, ответственных за этот процесс: сульфидные высокотемпературные и слабокислые-щелочные низкотемпературные. Последние, характерные для архейской эры из-за высокого содержания CO₂ в атмосфере, могли содержать до 2 мМ фосфата — примерно в 1000 раз больше, чем в современной морской воде. Расчеты показывают, что годовой поток фосфора из архейских гидротермальных систем мог быть сопоставим с его поступлением в современный океан за счет континентального выветривания.

«Наше исследование демонстрирует, что гидротермальные системы могли локально поставлять достаточное количество фосфора для поддержания ранних микробных экосистем, — объясняет Юя Цукамото. — Эти среды могли служить колыбелями ранней жизни». Работа также подчеркивает потенциальную роль не только морских, но и наземных гидротермальных систем, таких как горячие источники, в обеспечении жизненно важными элементами.