美拉德反应以其在食物褐变中的作用而闻名，也可能发生在海底，通过保存有机碳为地球上的生命做出贡献。 利兹大学的研究人员发现，这种反应有助于提高大气中的氧气含量并减少二氧化碳含量，为复杂的生命创造条件。 这些发现也可能对管理气候变化产生影响。

(资料图)

美拉德反应每年锁住 400 万吨有机碳 过程有助于稳定复杂生命进化的条件.

用于使食物褐变并赋予其独特气味和味道的化学过程很可能发生在海洋深处，它帮助创造了生命所需的条件。

该过程被称为美拉德反应，以发现该反应的法国科学家命名，该过程将小分子有机碳转化为较大分子，即聚合物。 在厨房中，利用美拉德反应从糖中产生风味和香气。

利兹大学卡罗琳·皮科克教授领导的一个研究小组认为，在海底，美拉德反应发挥了更根本的作用。 具体来说，它有助于提高大气中的氧气含量和减少二氧化碳含量，从而为地球上复杂生命形式的出现和繁衍创造条件。

海洋中的有机碳主要来自微生物。 当这些生物体死亡时，它们会沉入海底并被细菌吞噬。 衰变过程使用氧气并将二氧化碳释放到海洋中，最终进入大气中。

科学家认为，近岸环境是大多数有机碳埋藏的地方。 图片来源：利兹大学

由于美拉德反应，较小的分子转化为较大的分子。 这些较大的分子更难被微生物分解，并且可以在沉积物中储存数万年（如果不是数百万年）。

科学家们将这种现象描述为“有机碳的保存”。有机碳在海底的长期储存或保存对地球表面的发展状况产生了重大影响。 它限制了二氧化碳的释放，让更多的氧气进入地球大气层，并将过去 4 亿年来地球陆地表面变暖的变化限制在平均约 5 摄氏度。

奥利弗·摩尔博士。 图片来源：利兹大学

该研究的第一作者、利兹地球与环境学院生物地球化学研究员 Oliver Moore 博士说：“早在 1970 年代就有人提出美拉德反应可能发生在海洋沉积物中，但该过程 人们认为速度太慢，无法影响地球上存在的条件。“我们的实验表明，当海水中存在关键元素，即铁和锰时，反应速率会提高数十倍。在地球漫长的历史中，这可能有助于为复杂生命在地球上栖息创造必要的条件。”

作为研究的一部分，科学家们模拟了有多少有机碳因美拉德反应而被锁定在海底。 他们估计，每年约有 400 万吨有机碳被锁在海底。 这相当于大约 50 座伦敦塔桥的重量。

为了验证他们的理论，研究人员在实验室中10摄氏度（即海底温度）下观察了简单有机化合物与不同形式的铁和锰混合时发生的变化。

分析显示，经过美拉德反应的实验室样本的“化学指纹”与从世界各地海底采集的沉积物样本的“化学指纹”相匹配。

这种“指纹”分析是在英国牛津郡的钻石光源进行的，这是英国的同步加速器，它产生强烈的光能光束，以揭示样品的原子结构。

Diamond Light Source 扫描 X 射线显微镜光束线 (I08-SXM) 首席光束线科学家 Burkhard Kaulich 博士表示：“我们先进的 I08-SXM 仪器具有高稳定性、高能量和光学分辨率，经过开发和优化，可用于 帮助探测环境系统中发生的碳化学和反应。我们非常自豪能够为更好地理解地球上复杂生命形式和气候创造所涉及的基本化学过程做出贡献。”

来自利兹的皮科克教授说：“发现海洋中由铁和锰制成的活性矿物有助于创造地球上生命进化所需的稳定条件，这是非常令人兴奋的。”

从更好地了解地球化学过程中汲取的经验教训可用于利用新方法来应对现代气候变化。

伦敦玛丽女王大学环境科学家、该论文的作者之一詹姆斯·布拉德利博士表示：“了解影响沉积在海底的有机碳命运的复杂过程对于查明地球气候如何变化至关重要。响应自然过程和人类活动，并帮助人类更好地管理气候变化，因为碳捕获技术的应用和长期成功依赖于碳以稳定的形式被锁定，而不是转化为二氧化碳。”

关键词：