生命起源的關鍵：大型鹼性湖泊的磷供應

地球生命的起源需要磷元素來合成各種生物分子。在早期地球，封閉的湖泊可能積累了高濃度的磷。然而，這些環境中的磷供應是否能持續支援生命的化學反應，一直是個未解之謎。蘇黎世聯邦理工學院、劍橋大學和中國科學技術大學的研究人員發現，大型封閉盆地湖泊不僅能維持高濃度的磷，還能支援極高的生物生產力。

磷是所有已知生物化學形式的關鍵元素，在代謝、細胞結構和資訊編碼聚合物（如DNA）中扮演重要角色。

然而，磷在早期地球的水溶液中如何達到足夠濃度以促進生命起源，仍是一個懸而未決的問題。

研究的主要作者克雷格·沃爾頓博士表示：「大型鹼性湖泊由於沒有自然徑流，即使生命開始出現並持續消耗磷，也能長期維持磷的濃度。這些湖泊的水分僅透過蒸發流失，因此磷會留在水中，而不會被河流或溪流帶走。」

「這使得磷在這些鹼性湖泊中能夠累積到非常高的濃度。」

但並非所有鹼性湖泊都適合。研究人員排除了小型湖泊，因為一旦生命在這些湖泊中發展，磷的供應會迅速耗盡，無法及時補充，從而阻礙化學反應和生命的發展。

沃爾頓博士解釋：「在大型鹼性湖泊中，磷的濃度足夠高，能夠長期維持基本的化學反應和生命活動。這些高濃度是透過大量含磷的河水流入實現的，而水分僅透過蒸發流失。由於磷不易蒸發，它會留在湖中並不斷累積。」

研究團隊以加州莫諾湖為例，該湖在極高生物生產力的情況下，仍能維持穩定的高磷濃度。這表明，在小型湖泊中，磷會被迅速消耗，無法形成新的供應。

研究人員認為，在地球早期歷史中，擁有穩定高磷供應的大型鹼性湖泊是生命起源的理想環境。他們推測，生命更可能起源於這些大型水域，而非查爾斯·達爾文曾懷疑的小型水池。

因此，生命的起源可能與大型鹼性湖泊的特殊環境密切相關。這些湖泊由於其地質條件和磷平衡，為生命前化學提供了理想的條件。

沃爾頓博士總結道：「這一新理論有助於解開地球生命起源的另一個謎題。」

相關研究成果已發表於《科學進展》期刊。

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Craig R. Walton et al. 2025. Large closed-basin lakes sustainably supplied phosphate during the origins of life. Science Advances 11 (8); doi: 10.1126/sciadv.adq0027