Минералы играют вновь открытую роль в цикле фосфора на Земле

Исследователи под руководством Северо-Западного университета обнаружили новый природный способ круговорота фосфора, что раскрывает недостающий элемент в сложной системе его цикла на Земле. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Железооксидные минералы, естественным образом присутствующие в почвах и осадках, могут катализировать превращение органического фосфора в неорганическую, биодоступную форму. Этот процесс происходит со скоростью, сопоставимой с активностью ферментов, выделяемых растениями и микробами, что меняет существующие представления о механизмах рециклинга этого жизненно важного элемента.

Фосфор является критически важным питательным элементом для роста растений и незаменимым компонентом удобрений. Понимание его глобального цикла важно для обеспечения продовольственной безопасности. Основным источником фосфора для удобрений сейчас служит добыча, но это конечный ресурс, запасы которого, по некоторым оценкам, могут истощиться через 50–200 лет. Открытие новой, минерал-катализируемой реакции рециклинга расширяет возможности для разработки природных решений по восстановлению фосфора в почвах.

«Мы ищем способы использовать природные решения для рециклинга фосфора, потому что без него не может быть продовольственной безопасности. Но прежде чем мы сможем это сделать, нам необходимо понять основные механизмы естественного рециклинга фосфора. Мы обнаружили, что минералы играют в этом процессе важную и ранее неизвестную роль», — заявила руководитель исследования Людмила Аристильд.

Исследование началось с анализа полевых данных, которые указывали на возможные механизмы трансформации органического фосфора в осадках, выходящие за рамки биологии. В лабораторных экспериментах с железооксидными минералами команда обнаружила, что часть неорганического фосфора, образующегося из нуклеотидов (компонентов ДНК и РНК), «пропадает». Специализированный рентгеновский анализ в Stanford Synchrotron Radiation Lightsource показал, что этот фосфор связывается с поверхностью минералов. Это открытие также может иметь значение для поисков жизни на других планетах, таких как Марс, богатый железооксидами.