深时地球锰矿物演化与产氧光合作用

地质历史时期锰氧化物矿物的出现早于产氧光合作用起源,锰矿物的成分与种类和地球环境呈现深时共演化关系。地表最普遍的锰氧化物——层状水钠锰矿与生物产氧光合作用中心Mn₄CaO₅团簇在化学成分、局域结构和性质功能上具有相似性,该现象使有机和无机界中Mn驱动的光反应得以紧密结合,锰氧化物因此很可能是光合产氧中心的雏形。在阳光照射的自然环境中,锰氧化物的光化学作用可收集并转化太阳能,在光照下裂解水产生氧气,因此在地质历史时期可能发挥着类似生物光合作用的矿物产氧功能。进一步揭示含锰矿物与环境因子协变关系及锰氧化物光催化分解水产氧活性机制,可为查明生物产氧光合作用起源与能量转化机制提供矿物学证据,为探索矿物-生物共演化和人工光合作用应用提供科学与技术突破的机遇。