美拉德反应在面包上形成褐色的硬皮。
一个让食物有味道的化学反应，每年可能会在海底储存数百万吨的碳。这个过程甚至可能有助于为复杂生命的进化创造条件。
当温度升高到140℃以上时，糖和氨基酸之间会发生美拉德反应。这种化学过程会产生一系列复杂的富碳化合物，这些化合物赋予烤肉、烤蔬菜、烤面包等食物颜色和味道。
含锰的矿物可用作催化剂，使反应在低至25℃的温度下进行
为了探索这种反应是否能在更低的温度下发生，利兹大学的卡罗琳·皮科克(Caroline Peacock)和她的同事在含有葡萄糖和甘氨酸的溶液中加入了铁或锰矿。
在大致相当于大陆边缘海底温度的10°C下，这些矿物质与没有催化剂的糖和氨基酸混合物相比，美拉德反应速度提高了约100倍。
进一步分析表明，这一过程产生了在海洋沉积物样品中发现的化合物。皮科克说，这表明美拉德反应通常发生在海底，那里通常可以找到铁和锰矿物。
在海底，死去的动物和植物提供了糖和氨基酸的来源，微生物将其作为能量来源消耗。在这个过程中，微生物将死亡生物体内的碳转化为二氧化碳，二氧化碳可以重新进入大气。
皮科克说，如果在海底发生美拉德反应，可能会导致糖和氨基酸中的碳储存在大型复杂聚合物中，微生物更难摄取。
数千年或数百万年来，这些聚合物一直深埋在海底。皮科克说:“如果碳可以穿过海底顶部1米厚的危险区，通常会被微生物降解，转化为二氧化碳，从而将其与大气隔离。”
研究人员估计，铁和锰矿物每年可能锁定约400万吨碳。如果没有这个过程，在过去的4亿年里，地球的大气层可能已经变暖了5摄氏度。
皮科克说，他们估计，在过去的4亿年里，海洋沉积物的美拉德反应可能使大气中的含氧量增加了8%，因为阻挡碳可以让更多的氧气进入地球的大气层。
"这个过程对大气中的含氧量有着深远的影响."她说，“因为复杂的生命形式需要更多的氧气和能量。我们认为有理由推测，这一过程在创造复杂生命所需的条件方面发挥了作用。”
皮科克说，研究小组还发现，这种反应可能发生在含有铁和锰矿物的土壤中，这表明增加土壤中的矿物质含量有助于从大气中捕获碳。
“这是一项伟大的研究。”南加州大学的Jan Amend说，“这强调了在大多数气候和大气研究中被忽略的铁和锰的化学成分如何在大气化学和地球表面温度中发挥巨大作用。”
研究人员在8月2日的《自然》杂志上报道了他们的发现。(郭)据
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06325-9
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