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May 14, 2023

인 순환: 원인인가 결과인가?

“인이 없으면 생명은 불가능할 것이다”라고 네이처지의 한 사설은 시작합니다.

네이처(Nature)지의 한 사설은 “인이 없으면 생명은 불가능할 것입니다.”라고 시작합니다.

DNA에서 막 지질, 세포 내 에너지를 운반하는 화합물에 이르기까지 분자에 존재하며 질소와 함께 필수 영양소로 작용합니다.인은 활발한 생지화학적 순환을 통해 환경을 통해 이동합니다. , 배고픈 유기체의 화학적 반응성과 치열한 경쟁을 반영합니다. [강조가 추가되었습니다.]

이 생지화학적 순환은 어떻게 시작되었나요? 케임브리지 대학의 과학자들은 "생명과 지질학이 어떻게 협력하여 지구의 영양분이 풍부한 지각을 형성했는지"에 대해 당황하고 있습니다. 그들의 분석에서 그들은 캄브리아기 폭발과 거의 같은 시기에 지각에서 인 원소가 증가한 것으로 나타났습니다. 하나가 다른 것의 원인이었나요, 아니면 결과였나요? 우연은 아닌 것 같았습니다.

약 5억년 전에 바다 생물은 급속도로 다양해졌습니다.눈 깜짝할 사이에— 적어도 지질학적 측면에서는 —변화된 삶단순한 부드러운 몸체의 생물부터 껍질과 뼈대를 가진 복잡한 다세포 생물까지.

이제 케임브리지 대학이 주도한 연구에 따르면이 시기의 생명체의 다양화는 또한 지각의 화학적 성질에 급격한 변화를 가져왔습니다.— 우리가 걷는 가장 높은 층이자, 결정적으로 생명에 필수적인 많은 영양분을 제공하는 층입니다.

그들은 이전에 논의한 것처럼 인(P)이 생물학적 생산성을 제한하는 요소라는 점을 반복합니다. 다른 가장 풍부한 필수 요소(C, H, O, N, S)와는 달리 P는 화학적 풍화 작용을 통해 암석에서 추출되어야 합니다. 이는 폭발성이 있는 순수한 형태가 아니라 PO43-(인산염) 형태입니다. 미생물과 식물은 무기 인산염(Pi)을 활용할 수 있습니다. 그런 다음 다른 유기체는 자신이 만든 인산염 함유 분자(유기 인산염 또는 Po)를 사용할 수 있습니다.

캠브리지 대학의 Craig Walton은 바다에 생명체가 풍부해지면 인 재활용 프로그램이 시작될 수 있다고 지적합니다.

이들 유기체가 죽으면 대부분의 인은 바다로 다시 되돌아갑니다. 이것효율적인 재활용 프로세스가 핵심 제어입니다.바다에 존재하는 총인의 양에 따라, 이는 결국 생명을 유지하게 됩니다.우리가 보는 모든 삶을 누릴 수 있게 해준다오늘날 우리 주변에 있으니 이해해주세요이 프로세스가 시작되었을 때정말 핵심입니다."라고 Walton은 말했습니다.

캄브리아기 폭발에 대한 산소 이론은 그의 모델에 적용되지만, 그는 산소가 동물 생명의 급격한 증가를 초래했다고 명시적으로 말하지는 않습니다. 그는 단지 흥미로운 상관관계를 지적했습니다.

하지만 이 모든 생물학적 재처리 능력은산소에 의존한다 . 이는 인을 다시 바다로 돌려보내는 죽은 유기 물질의 분해를 담당하는 박테리아에 연료를 공급하는 것입니다.

연구자들은 이렇게 생각한다.캄브리아기 폭발 당시 산소의 급증은 인이 증가한 이유를 설명할 수 있습니다. 바위에. “그 당시 산소가 증가했다면 심해 생물량을 분해하고 인을 얕은 해안 지역으로 재활용하는 데 더 많은 산소를 사용할 수 있었을 것입니다.”라고 Walton은 말했습니다.이 인을 육지쪽으로 다시 이동시키는 것은 대륙을 구성하는 암석에 더 잘 보존된다는 것을 의미했습니다.월튼은 “이러한 일련의 변화는 우리가 알고 있는 복잡한 생명체의 활동을 촉진하는 궁극적인 원인이었습니다.”라고 말했습니다.

그러므로 산소는 인 순환의 세 번째 필수 구성 요소입니다.

"사건의 순서를 밝히는 것은 까다롭습니다.복잡한 생명체가 부분적으로 처음부터 산소와 인의 공급 증가로 인해 진화했는지 아니면 실제로 두 가지 모두의 가용성 증가에 전적으로 책임이 있는지 여부, 여전히 논란의 여지가 있는 주제입니다." Walton과 팀은 현재 조사를 진행 중입니다.트리거 및 타이밍지각의 인 농축에 대해 더 자세히 설명합니다.

요약하면, 지구상의 생명을 유지하는 두 가지 비생물적 요소(산소와 인)와 생물학의 놀라운 상호 작용이 있습니다. 케임브리지 과학자들은 무엇이 먼저 왔는지, 주기가 어떻게 시작되었는지, 주기가 시작된 후 어떻게 균형을 유지하는지 결정할 수 없었습니다.