在地球早期的历史中，硫磺扮演了一个神秘而关键的角色。尽管硫磺是一种广为人知的化学元素，但科学家们一直难以揭示它在生命起源中的具体作用。最近，由亚利桑那大学领导的一项研究为我们提供了新的线索，揭示了硫磺在地球前生物化学中的秘密。

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这项研究的核心是探索硫磺在早期地球水体和大气中的行为。尽管地球的动态地质过程和硫化合物的复杂反应带来了挑战，但理解硫磺的行为对于解开生命起源之谜至关重要。

研究团队通过分析地球上一些最古老的岩石样本，了解到早期地球上有大量的硫存在。但问题是，这些硫有多少存在于大气中？有多少进入了水体？又有多少转化成了能够产生RNA的亚硫酸盐？

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研究结果表明，亚硫酸盐的分解速度比之前认为的要慢。这一发现对于理解生命起源的化学途径具有重要意义。在没有臭氧层保护的早期地球上，紫外线光解作用会迅速清除硫化合物，但在某些特定环境中，如浅水池或遮蔽紫外线的地下池塘，亚硫酸盐可能会积累并持续较长时间。

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这项研究为实验性地测试亚硫酸盐在生命最初分子进化中的可用性提供了机会。研究者们特别兴奋的一个领域是系统发育微生物学，该领域利用基因组分析重建了被认为是地球上最古老门类的硫磺利用微生物的蓝图。

这些细菌通过将高度氧化的硫磺还原为较少氧化的形式来获取能量。有趣的是，它们依赖于相当复杂的酶机制来进行第一步反应，即将硫酸（硫磺的丰富“现代”形式）还原为亚硫酸盐。相比之下，从亚硫酸盐转化为硫化物只需要一种酶，这表明这些酶是长期进化过程的产物。

如果这是真的，这意味着亚硫酸盐至少在某些水体的自然环境中存在，正如我们在这里所争论的。地质学家现在才开始转向这个问题。我们能否使用古老岩石来测试它们是否富含亚硫酸盐？我们还不知道答案。这仍然是尖端科学。

参考资料：DOI： 10.1029/2023AV000926