Trong kỷ Cambri, 500 triệu năm trước, các vùng biển bị thống trị bởi nhóm giáp. Các loài động vật mềm tiết ra cơ thể bằng kim loại cứng lại thành lớp vỏ bảo vệ có sức mạnh to lớn và vẻ đẹp trang trí, một số có hình dạng như đầu chim ưng hoặc cánh đại bàng, số khác giống như sáo sâm panh có gai nhọn như dao găm.

Nhưng đến thời kỳ kỷ Devon, khoảng 70 triệu năm sau, hầu hết các loài động vật chân đốt, chân lông cứng, thủy thủ có vỏ bọc tốt, nạn nhân của nạn trộm cướp và những cách thức đắt tiền của chúng đã tuyệt chủng.

với tư cách là nhà nghiên cứu Được đề xuất gần đây Trong tạp chí Trends in Ecology and Evolution, sự sụp đổ của đế chế Brachiopod minh chứng cho cuộc xung đột đã xác định sự sống ngay từ đầu: việc tìm kiếm phốt pho. Từ lâu, các nhà khoa học đã biết rằng nguyên tố photpho rất cần thiết trên một số mặt, và ở đây nó liên kết các phân tử DNA lại với nhau, cung cấp năng lượng cho mọi chuyển động của tế bào. Báo cáo mới nhấn mạnh một cách khác rằng phốt phát – dạng phốt pho hữu ích về mặt hóa học – đã định hình quá trình tiến hóa với tư cách là người phân xử các bộ phận cứng của tự nhiên, vỏ, răng và xương của nó.

Peter Kraft, một nhà cổ sinh vật học tại Đại học Charles ở Cộng hòa Séc và là tác giả của báo cáo mới cho biết: “Chất phốt pho đã bị đánh cắp bởi động vật có xương sống và cá có xương. “Một khi điều đó xảy ra, họ nhanh chóng đa dạng hóa và tiếp quản.” Sự hợp tác của Dr. Kraft với Michel Mergel của Đại học Tây Bohemia.

Nghiên cứu này là một phần của Nghiên cứu Phốt phát Phục hưng, một dự án trải dài trên các lĩnh vực và khung thời gian. Các nhà hóa học đang khám phá cách phốt phát gia vị cho nước dùng tiền sinh học đã tạo ra sự sống ngay từ đầu, trong khi các nhà khoa học vật liệu đùa giỡn với nguyên tố này thành những màu sắc và hình dạng mới lạ.

Andrea Sella, giáo sư hóa học vô cơ tại Đại học London, cho biết: “Nếu bạn đốt nóng phốt pho trong các điều kiện khác nhau, nhiệt độ khác nhau, áp suất khác nhau và những điều kỳ lạ sẽ bắt đầu xảy ra. “Bạn nhận được hình dạng sợi màu đỏ, hình dạng kim loại màu đen và hình dạng màu tím.” Bạn cũng có thể xếp chồng các lớp nguyên tử phốt pho và sau đó tách chúng thành các tấm rất mỏng, linh hoạt được gọi là phosphorene, tất cả đều nhằm mục đích kiểm soát dòng electron và các hạt ánh sáng mà công nghệ dựa vào. Tiến sĩ Silla cho biết: “Chúng tôi mới chỉ sơ bộ bề mặt của những gì mà nguyên tố này có thể làm được.

Phốt pho được phát hiện vào cuối thế kỷ 17 bởi một nhà hóa học người Hamburg, Henning Brand, người đã vô tình cô lập nó trong khi tìm kiếm một “viên đá của triết gia” có thể biến kim loại bình thường thành vàng. Thử nghiệm với vô số chất lỏng màu vàng mà ông biết rõ nhất – nước tiểu người – đã tạo ra cho thương hiệu một chất lạ mà không có bất kỳ cảm ứng nào của Midas nhưng lại phát sáng trong bóng tối, khiến Brand gọi nó là phốt pho, tên tiếng Hy Lạp có nghĩa là “mang lại ánh sáng”.

Dạng tinh khiết của nguyên tố này, được gọi là phốt pho trắng, hóa ra lại độc hại và dễ cháy, do đó đã được sử dụng trong chiến tranh, để chế tạo đạn đánh dấu, màn khói và bom lửa của quân Đồng minh đã tàn phá quê hương của Brand trong Thế chiến thứ hai.

WP cũng giành được sự nổi tiếng nghiệt ngã của Dickensian vào thế kỷ 19, khi nó được thêm vào các mẹo của các trận đấu để tạo ra các trận đấu “tấn công ở bất cứ đâu”. Các cô gái và phụ nữ làm việc vất vả trong các nhà máy thông gió kém sản xuất sản phẩm rất phổ biến đôi khi tiếp xúc với hơi phốt pho đến mức họ phát triển “hàm mỏng”, một tình trạng kinh khủng trong đó lợi của họ bị tụt lại, răng rụng và xương hàm lỏng lẻo . Theo nhà sử học Louise Rowe, cuộc đấu tranh của các bà mối để có điều kiện làm việc an toàn hơn đã giúp thúc đẩy phong trào công đoàn hiện đại.

Phốt pho tinh khiết không tồn tại trong tự nhiên, nhưng nó liên kết với ôxy, giống như phốt phát, và liên kết phân tử này, liên kết phốt pho-ôxy, “là cơ bản tại sao sinh học hoạt động”, Matthew Bowner, một nhà hóa học hữu cơ tại Đại học College London, nói. Cơ thể dự trữ và đốt cháy năng lượng bằng cách tạo và phá vỡ các liên kết phốt phát có trong bộ máy tiền tệ nhỏ của tế bào, các phân tử của adenosine triphosphate, được gọi là ATP. Tiến sĩ Bowner cho biết, quá trình tái chế phốt phát là không ngừng, “về cơ bản chuyển đổi trọng lượng cơ thể bạn thành ATP mỗi ngày.”

Phốt phát kết hợp với đường để tạo thành xương sống của DNA, nơi nó chứa một sự sắp xếp có ý nghĩa các chữ cái của thông tin di truyền mà nếu không sẽ bị thu gọn trong bảng chữ cái. Phốt phát phối hợp với các phân tử lipid để bao bọc mỗi tế bào bằng một lớp màng cảnh giác luôn xác định những gì đi vào và những gì cần tránh. Protein gửi thông điệp cho nhau bằng cách trao đổi các gói phốt phát.

Đằng sau lợi ích tuyệt vời của phốt phát, một điện tích âm ngăn chặn sự rò rỉ không mong muốn. Tiến sĩ Bowner cho biết: “Bạn chỉ có thể sử dụng điện và bật ra khi bạn muốn. “Nó sẽ không thấm vào môi trường.” Ngược lại, ông nói, phân tử tương đương dựa trên cacbon, được gọi là cacbonat, hòa tan dễ dàng trong nước: “Nếu bạn ghép đôi ADN với cacbon thay vì phốt phát, tất cả sẽ tan rã.” Tiến sĩ Bowner nói đùa rằng chúng ta nên xem xét sự sống dựa trên phốt phát hơn là carbon.

Tuy nhiên, không giống như các thành phần chính khác của sự sống – các phân tử cacbon, nitơ, oxy và hydro – photphat không có pha khí. “Nó quá lớn để bay”, Tiến sĩ Silla nói. Phốt phát tham gia vào trò chơi của sự sống thông qua sự xói mòn của đá, sự phân hủy của các sinh vật hoặc chất bài tiết như nước tiểu hoặc phân chim. Tìm hiểu ảnh hưởng của các chất trợ dung photphat theo thời gian là một nỗ lực nghiên cứu lớn.

Một câu đố kéo dài là làm thế nào sự sống ban đầu bắt đầu từ phốt phát. Do photphat quan trọng như thế nào đối với mọi khía cạnh của sinh học, nên môi trường nước nguyên thủy trong đó những tế bào đầu tiên hình thành hẳn phải giàu photphat. Nicholas Tosca, nhà địa hóa học tại Đại học Cambridge, cho biết: “Tuy nhiên, hầu hết các vùng nước tự nhiên trên Trái đất ngày nay đều rất ít phốt phát. “Chúng tôi mong đợi điều tương tự sẽ sớm xảy ra trên hành tinh Trái đất.” Ông giải thích rằng ông tin rằng sắt có tác dụng cô lập phốt phát.

Tiến sĩ Tosca và các đồng nghiệp tại Cambridge đã giải quyết vấn đề về nguồn gốc của sự sống Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Nature Communications,. Các nhà nghiên cứu quyết định xem xét lại giả định, đặt câu hỏi: Vậy còn trước đó, khi xung quanh có ít ôxy hơn nhiều thì sao? Họ biết rằng oxy chuyển hóa sắt thành một dạng có khả năng tích tụ photphat một cách mạnh mẽ. Điều gì sẽ xảy ra nếu oxy bị loại khỏi phương trình? Các nhà nghiên cứu đã tạo ra nước biển nhân tạo trong một hộp găng tay lớn, không chứa oxy và phát hiện ra rằng, chắc chắn, trong những điều kiện này, sắt hòa tan chỉ còn lại phần lớn photphat, có lẽ có sẵn cho bất kỳ tế bào nguyên mẫu nào trong khu vực lân cận.

Trong bài báo Xu hướng sinh thái và tiến hóa, Tiến sĩ Kraft cũng cho rằng biển Cambri tương đối giàu phốt phát. Trên thực tế, động vật có thể hấp thụ nhiều đến mức chúng có thể tạo ra lớp vỏ dày và bền, giống như mô cứng nhất trong cơ thể con người – men phốt phát của răng chúng ta.

Tiến sĩ Kraft nói: “Đó là một lợi thế rất lớn khi sở hữu những lớp vỏ này. Trong khi đó, vỏ của các loài nhuyễn thể hiện đại, được làm bằng canxi cacbonat, dễ bị nứt dưới chân các bãi biển. Nhưng khi các vùng biển đông đúc và cá nhiều xương xuất hiện, nguồn cung cấp phốt phát giảm dần, và các động vật chân đốt không còn có thể tự do tìm kiếm những gì chúng cần để xây dựng nhà ở đắt tiền của chúng. Cá xương rất khôn ngoan trong việc sử dụng phốt phát làm vật liệu xây dựng: răng của chúng, một vài bộ phận của bộ xương và chính là nó. Bởi vì chúng đang di chuyển, cá có thể bẫy bất kỳ phốt phát và các chất dinh dưỡng khác được lọc từ đất liền ra biển, trước khi chúng chạm tới lớp vỏ cứng và kết thành khối bên dưới.

Phốt phát đã được thống trị bởi động vật có xương sống, và không gì có thể ngăn cản chúng bây giờ.