Una reacción química utilizada por los cocineros ayudó a crear vida en la Tierra
Un proceso químico utilizado en el tostado de los alimentos para darles sus distintivos olor y sabor probablemente esté ocurriendo en las profundidades de los océanos, donde ayudó a crear las condiciones necesarias para la vida.
Conocida como la reacción de Maillard por el científico francés que la descubrió, el proceso convierte pequeñas moléculas de carbono orgánico en moléculas más grandes conocidas como polímeros. En la cocina, se utiliza para crear sabores y aromas a partir de azúcares.
Pero un equipo de investigación dirigido por la profesora Caroline Peacock de la Universidad de Leeds argumenta que en el fondo del mar, el proceso ha tenido un efecto más fundamental, donde ha ayudado a elevar el oxígeno y reducir los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, para crear las condiciones para que surjan formas de vida complejas y prosperen en la Tierra.
Imagen derecha: Lomo Delmónico o Ribeye, el cual presenta en su término medio de cocción la reacción de Maillard.
Fuente de carbono orgánico
El carbono orgánico en los océanos proviene principalmente de microscópicos organismos vivos. Cuando esos organismos mueren, se hunden en el fondo del mar y son consumidos por bacterias. Ese proceso de descomposición utiliza oxígeno y libera dióxido de carbono en el océano, que eventualmente termina en la atmósfera.
Como resultado de la reacción de Maillard, las moléculas más pequeñas se convierten en moléculas más grandes. Esas moléculas más grandes son más difíciles de descomponer para los microorganismos y permanecen almacenadas en el sedimento durante decenas de miles, si no millones, de años.
Los científicos describen esto como la "preservación del carbono orgánico".
Ese almacenamiento o preservación a largo plazo de carbono orgánico en el lecho marino tuvo importantes consecuencias para las condiciones que se desarrollaron en la superficie de la Tierra. Limitó la liberación de dióxido de carbono, lo que permitió que llegara más oxígeno a la atmósfera terrestre y limitó la variación en el calentamiento de la superficie terrestre durante los últimos 400 millones de años a un promedio de unos cinco grados centígrados.
"Demasiado lento para tener algún impacto"
El Dr. Oliver Moore, primer autor del estudio y becario de investigación en biogeoquímica en la Escuela de la Tierra y el Medio Ambiente de Leeds, dijo: "Se sugirió en la década de 1970 que la reacción de Maillard podría ocurrir en los sedimentos marinos, pero se pensó que el proceso era demasiado lento para afectar las condiciones que existen en la Tierra".
"Nuestros experimentos han demostrado que en presencia de elementos clave, a saber, hierro y manganeso que se encuentran en el agua de mar, la velocidad de reacción aumenta decenas de veces. A lo largo de la larga historia de la Tierra, esto puede haber ayudado a crear las condiciones necesarias para que la vida compleja habite la Tierra".
Imagen: Doctor Oliver Moore. Crédito: Universidad de Leeds
Como parte del estudio, los científicos modelaron la cantidad de carbono orgánico atrapado en el lecho marino debido a la reacción de Maillard. Estiman que ha resultado en alrededor de 4 millones de toneladas métricas de carbono orgánico cada año encerradas en el lecho marino. Ese es el peso equivalente de alrededor de 50 London Tower Bridges.
Para probar su teoría, los investigadores observaron en el laboratorio lo que sucedía con los compuestos orgánicos simples cuando se mezclaban con diferentes formas de hierro y manganeso a 10° Celsius, la temperatura del lecho marino.
El análisis reveló que la "huella digital química" de las muestras de laboratorio, que habían sufrido la reacción de Maillard, coincidía con las de las muestras de sedimentos tomadas de los fondos marinos de todo el mundo.
Ese análisis de "huella digital" se llevó a cabo en Diamond Light Source en Oxfordshire, el sincrotrón del Reino Unido que genera intensos rayos de energía luminosa para revelar la estructura atómica de las muestras.
El Dr. Burkhard Kaulich, científico principal de la línea de luz de microscopía de rayos X de barrido (I08-SXM) en Diamond Light Source, dijo: "Nuestra instrumentación avanzada I08-SXM con su alta estabilidad, energía y resolución óptica fue desarrollada y optimizada para ayudar a investigar la química del carbono y las reacciones que tienen lugar en los sistemas ambientales".
"Estamos muy orgullosos de haber podido contribuir a una mejor comprensión de los procesos químicos fundamentales involucrados en la creación de formas de vida complejas y el clima en la Tierra".
El profesor Peacock, de Leeds, dijo: "Es inmensamente emocionante descubrir que los minerales reactivos, como los que están hechos de hierro y manganeso en el océano, han sido fundamentales para crear las condiciones estables necesarias para que la vida haya evolucionado en la Tierra".
Las lecciones aprendidas de una mejor comprensión de los procesos geoquímicos de la Tierra podrían utilizarse para aprovechar nuevos enfoques para abordar el actual cambio climático.
El Dr. James Bradley, científico ambiental de la Universidad Queen Mary de Londres y uno de los autores del artículo, dijo: "Comprender los complejos procesos que afectan el destino del carbono orgánico que se deposita en el lecho marino es crucial para identificar cómo cambia el clima de la Tierra en respuesta tanto a los procesos naturales como a la actividad humana, y ayudar a la humanidad a gestionar mejor el cambio climático, ya que la aplicación y el éxito a largo plazo de las tecnologías de captura de carbono se basan en que el carbono se almacene en formas estables en lugar de transformarse en dióxido de carbono".
El estudio, "Long-term organic carbon preservation enhanced by iron and manganese", ha sido publicado en la revista Nature.
