Fosfor is een element dat essentieel is voor het leven. Het is fundamenteel voor alle levende organismen, en is een belangrijk onderdeel van RNA, DNA, en celmembranen. Fosforverbindingen moeten betrokken zijn geweest bij het ontstaan ​​van het oerleven. Belangrijk is echter deze verbindingen waren in water oplosbaar en reactief, zodat ze konden deelnemen aan verschillende chemische processen. Alleen in dit geval zou fosfor betrokken kunnen zijn bij de fosforylering, die de synthese van complexe moleculen mogelijk maakt. Echter, fosfor komt in de natuur alleen voor als fosfaation in vrij inerte mineralen van de fosfaatklasse. Vandaar, Het is onwaarschijnlijk dat fosfaatmineralen een bron zijn geweest voor de prebiotische synthese van fosforbevattende verbindingen - de voorlopers van de eerste levende organismen. Voor wetenschappers, het blijft een mysterie welke fosforverbindingen hebben bijgedragen aan het verschijnen van de bouwstenen van RNA- en DNA-moleculen.

Een groep onderzoekers van de Universiteit van Sint-Petersburg en de Ben-Gurion Universiteit van de Negev hebben natuurlijke cyclofosfaten ontdekt - chemisch actieve fosforbevattende verbindingen in de rotsen van het Dode Zee-gebied. Cyclofosfaten worden veel gebruikt in de industrie, maar ze zijn nog nooit eerder in de natuur gevonden. Hydrolytische ontleding (ringopening) van cyclofosfaten resulteert in het vrijkomen van voldoende energie voor het initiëren van fosforyleringsreacties. Daarom, cyclofosfaten worden beschouwd als een waarschijnlijke bron van reactief prebiotisch fosfor op de primitieve aarde.

De onderzoekers suggereren dat cyclofosfaten kunnen zijn gevormd als producten van pyrolitische oxidatie van fosfide. Natuurlijke fosfiden zijn zuurstofvrije mineralen die fosfor bevatten in een oxidatietoestand lager dan nul. Fosfiden worden op aarde aangetroffen in gebieden met aanzienlijke geothermische activiteit, inclusief het Dode Zeegebied, waar hoge temperatuur geologische processen plaatsvonden. Daarnaast, meteoritisch bombardement van het aardoppervlak wordt beschouwd als een waarschijnlijke bron van verschillende, nog niet bestudeerde fosfaten, omdat elk kosmisch lichaam dat de atmosfeer binnenkomt onderhevig is aan ernstige ablatie - het proces van verdamping en oxidatie bij hoge temperatuur van meteorieten.

"De zeldzaamheid van cyclofosfaten in de hedendaagse lithosfeer betekent niet dat deze mineralen niet wijdverspreider op de vroege aarde hadden kunnen zijn; omdat de geochemische omgeving miljarden jaren geleden aanzienlijk verschilde van die van vandaag. In de loop van de tijd, de atmosfeer van de aarde raakte meer en meer verzadigd met zuurstof. Vervolgens, een zuurstofrijke atmosfeer liet fosfor vrij, wat leidt tot de vorming van cyclofosfaten, " zegt Sergey Britvin, de leider van het onderzoeksproject ondersteund door de Russian Science Foundation, doctor in de geologie en mineralogie, professor aan de Universiteit van Sint-Petersburg.

De fosfiden en cyclofosfaten die aan de oevers van de Dode Zee zijn ontdekt, kunnen dus worden beschouwd als een modelsysteem dat de vorming van fosfor tijdens de vroege stadia van de evolutie van de aarde reproduceert. De ontdekking van natuurlijke cyclofosfaten opent nieuwe deuren voor wetenschappers om prebiotische fosforyleringsreacties te begrijpen en te modelleren die hebben geleid tot het ontstaan ​​van oerleven op onze planeet.