Химическая реакция, используемая при приготовлении пищи, могла способствовать развитию сложной жизни

Aug 02, 2023

Реакция Майяра, в результате которой во время приготовления пищи образуются ароматные соединения, вероятно, помогает удерживать углерод на морском дне, повышая уровень кислорода в атмосфере.

Карисса Вонг

2 августа 2023 г.

Реакция Майяра приводит к образованию коричневой корочки на буханке хлеба.

imageBROKER/Унаи ХуизиАлами

Химическая реакция, придающая вкус приготовленной пище, может ежегодно задерживать миллионы тонн углерода на морском дне. Возможно, этот процесс даже помог создать условия для развития сложной жизни.

Реакция Майяра происходит между сахарами и аминокислотами, когда температура поднимается выше примерно 140°C (284°F). Этот химический процесс производит ряд сложных, богатых углеродом соединений, придающих цвет и вкус таким продуктам, как жареное мясо, жареные овощи и поджаренный хлеб.

Минералы, содержащие марганец, могут действовать как катализаторы, позволяя реакции протекать при температуре всего 25°C (77°F).

Реклама

Чтобы выяснить, может ли это произойти при еще более низких температурах, Кэролайн Пикок из Университета Лидса, Великобритания, и ее коллеги добавили минералы железа или марганца в раствор, содержащий сахар глюкозу и аминокислоту глицин.

Когда смеси инкубировали при 10°C (50°F) – примерно при температуре морского дна на краях континентов – минералы ускоряли реакцию Майяра примерно в 100 раз по сравнению со смесями сахара и аминокислот без катализаторов. .

Дальнейший анализ показал, что в результате этого процесса образуются соединения, которые обнаруживаются в образцах морских отложений. Это говорит о том, что реакция Майяра происходит на дне океана, где обычно встречаются минералы железа и марганца, говорит Пикок.

Подпишитесь на нашу рассылку Fix the Planet

Получайте дозу климатического оптимизма прямо на свой почтовый ящик каждый месяц.

На морском дне мертвые растения и животные служат источником сахаров и аминокислот, которые микробы поглощают в качестве источника энергии. Во время этого процесса микробы преобразуют углерод мертвых организмов в углекислый газ, который может снова попасть в атмосферу.

Если реакция Майяра происходит на дне океана, это может привести к тому, что углерод, содержащийся в сахарах и аминокислотах, будет храниться в больших и сложных полимерах, которые микробам будет сложнее переваривать, говорит Пикок.

В течение тысяч или миллионов лет эти полимеры будут погребены глубже под морским дном по мере накопления мертвого материала на морском дне. «Если вы сможете пройти через опасную зону высотой 1 метр [наверху морского дна], где углерод обычно подвергается атаке, разложению и превращению обратно в углекислый газ микробами, это защитит его от атмосферы». — говорит Пикок.

Читать далее:

Раннее тепло Земли можно объяснить реакцией образования метана

По оценкам исследователей, минералы железа и марганца могут удерживать около 4 миллионов тонн углерода каждый год. Без этого процесса атмосфера Земли могла бы нагреться еще на 5°C за последние 400 миллионов лет.

Они также подсчитали, что реакция Майяра в морских отложениях могла повысить уровень кислорода в атмосфере на 8 процентов за последние 400 миллионов лет, поскольку захоронение углерода позволяет большему количеству кислорода достичь атмосферы Земли, говорит Пикок.

«Этот процесс оказывает очень сильное влияние на атмосферный кислород», — говорит она. «Поскольку сложные формы жизни требуют более высоких уровней кислорода, поскольку они более требовательны к энергии, мы считаем разумным предположить, что этот процесс приложил руку к созданию условий, необходимых для сложной жизни».

Команда также обнаружила, что реакция может происходить в почве, содержащей минералы железа и марганца, что предполагает, что повышение содержания минералов в почве может помочь улавливать углерод из атмосферы, говорит Пикок.