研究寡聚RNA和矿物种之间相互作用的实验室实验的益生元意义很难知道。特定矿物的自然范例可根据其来源而有很大差异。虽然实验室生成的合成矿物样品可以控制成分，但它们通常被视为“不自然”。在这里，我们展示了RNA与天然矿物标本，合成矿物标本和共沉淀成对合成矿物的相互作用的趋势如何能够成为一个有说服力的案例，观察到的相互作用反映了矿物本身的成分，而不是它们的存在。仅仅是非特异性地与大表面相关联的大分子的例子。使用这种方法，我们已经发现了低聚RNA与碱土金属碳酸盐矿物和碱土硫酸盐矿物结合的周期表趋势，其中这些趋势在天然和合成矿物中测量时是相同的。它们也通过共沉淀合成矿物的比较来验证。我们还显示RNA与多晶型碳酸钙的差异结合，以及文石上结合的RNA的稳定化。这些与RNA的益生元稳定有关，预计这种碳酸盐矿物质丰富，因为它们似乎在今天的火星上。我们还显示RNA与多晶型碳酸钙的差异结合，以及文石上结合的RNA的稳定化。这些与RNA的益生元稳定有关，预计这种碳酸盐矿物质丰富，因为它们似乎在今天的火星上。我们还显示RNA与多晶型碳酸钙的差异结合，以及文石上结合的RNA的稳定化。这些与RNA的益生元稳定有关，预计这种碳酸盐矿物质丰富，因为它们似乎在今天的火星上。
关键词： 碳酸盐; 天然矿物; 生命的起源; RNA吸附; 合成矿物
自伯纳尔广泛推测岩石和矿物在与生命起源相关的复杂有机物种组装中可能发挥的作用已有近70年的历史[1]。这个主题现在已经多次重新审视[2,3]。人们提出岩石和矿物具有多种作用，这些作用可能对地球上达尔文主义的出现产生了影响。传统上，这些角色包括：
（i）集中注意力。无论它们是由陨石提供还是在地球上产生，预期益生元有机分子都会被稀释，如果浓缩，则会相互产生非生产性反应。岩石和矿物表面提供了从稀水环境中浓缩相关物种的机会，可能没有非生产性的分子间反应。作为浓缩机制的这种吸附提供了在沙漠环境中蒸发的替代方案。对于那些认为早期地球上干旱稀少的人来说，大型海洋的矿物吸附是沙漠蒸发的一种特别有吸引力的替代方法[4]。
（ii）生产催化。浓缩本身就是一种“催化”双分子反应的方式。然而，岩石和矿物也被认为是常规催化的来源，矿物表面的物种相对于吸附的基态物种稳定了过渡态[5]。
最近，特别是在地球上达尔文主义起源的“RNA第一”假说出现之后[6]，岩石和矿物被认为是其他角色。
（iii）作为反应的抑制剂。阻碍益生元生产性有机物质组装的一个关键问题是众所周知的有机分子倾向，特别是那些含有羰基的物质如碳水化合物，进一步反应产生非生产性“焦油”。矿物种类，特别是如果它们微溶于水性环境，已被提出用于防止非生产性反应的类别[7,8]。
（iv）稳定剂。许多有用的预生物聚合物易受环境因素的破坏，例如紫外线辐射和放射性。这些物质在矿物表面上的吸附已被证明可以减缓这种破坏[9]，在某些情况下不会大大损害那些前生物聚合物的催化活性[10]，在其他情况下会随着进化[11]。
如Hazen及其Sverjensky备注[12] ，矿物环境均远远超过的“Pyrex更复杂®然而，除了创造机会之外，这种复杂性产生了内在和实验的问题。对于可能由矿物催化的每一种建设性反应，该矿物质可能存在促进破坏性反应的潜力。此外，虽然矿物（根据定义）是纯物质，但真正的矿物质总是含有非规范元素;这些缺陷可能很容易成为天然矿物吸附有机分子或具有有趣反应性的原因。对于理想纯净的矿物质，其结晶表面缺陷会引起感兴趣的催化作用，所有这些问题都难以在受控的实验室环境中进行管理。
我们如何探索这种新的复杂性，因为我们容纳那些在生命起源模型中“恳求”矿物学角色的人？有两种方法可行。一方面，我们可能会建立一系列天然矿物质，然后用具有益生元兴趣的生物聚合物（如RNA）对它们进行实验。不幸的是，天然矿物质的化学成分因样本而异，当然还有从现场到现场的不同。这对于业余爱好者来说是显而易见的。例如，天然磷酸钙（磷灰石），作为益生元RNA合成必需的磷酸盐来源可能具有益生元作用[13]，具有不同的颜色，反映了不在矿物的规范公式中的不同原子物种的包含。
或者，可以以适当的比例混合具有严格纯度水平的那些矿物组分的试剂，以产生合成矿物质作为沉淀物。然后可以对这些合成矿物进行实验以研究它们与感兴趣的生物聚合物（例如RNA）的相互作用。这种方法的优点是可以提供化学家喜欢的那种“对照实验”。然而，它经常被批评为“人为的”。
即使要缓解或忽略这个问题，一般化学物理学也会介入。具有高表面积和特别是沉淀的固相是一般吸附剂，特别是对于大分子。因此，很难知道，如果RNA（例如）吸附在表面上，吸附是否具有任何特定意义，或者它是否只是大分子吸附到大表面的一般表现。
在这里，我们介绍一种减轻其中一些问题的一般策略。实验测量了放射性标记的RNA对二元无机物种的吸附，这两种无机物种已经以两种方式获得。在一种情况下，物质通过两种矿物组分之间的双重分解反应沉淀为合成矿物。在第二种中，矿物质本身是从天然来源获得的，并且该实验测量与天然矿物质结合的放射性标记的RNA的百分比。在第三种方法中，将两种沉淀的矿物质组合，并测量两者之间的放射性标记RNA的分配。
然后，该策略询问放射性标记RNA吸附的趋势是否在其各种形式和表现中是一致的，特别是在具有共同阴离子（例如，所有碳酸盐）的一组矿物中，但是它们的阳离子组分不同（例如，碳酸镁，碳酸钙，碳酸锶和碳酸钡）。在这里，我们甚至可以寻求周期表趋势，其中吸附在一系列矿物中一致地变化，因为它们中的一个元素被周期表的行或列中的另一个元素替代。
这些实验的基础是以下基本原理：如果在沉淀的合成矿物和天然矿物中观察到相同的趋势，并且如果放射性标记的分子在两种沉淀在一起的矿物质之间一致地分配，那么效果不能像一般吸附一样非特异性。大型生物聚合物进入大面积。
我们在这里报告了第一个案例，其中这个基本原理适用于一系列矿物质的RNA。令人惊讶的是，其中一些显示出周期表趋势，其沉淀的合成和天然形式。此外，我们推测这些趋势可以通过周期表系列中不同元素的不同离子半径导致的矿物晶格尺寸的变化来解释。