Demuestran cómo una reacción química utilizada por los cocineros ayudó a crear vida en la Tierra

Una nueva investigación apunta que es probable que un proceso químico utilizado para dorar los alimentos y darles su olor y sabor característicos se produzca en las profundidades de los océanos, donde contribuyó a crear las condiciones necesarias para la vida, según publican sus autores en la revista 'Nature'.

Este proceso, conocido como 'reacción de Maillard' en honor al científico francés que lo descubrió, 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, en Reino Unido, sostiene que, en el fondo marino, el proceso ha tenido un efecto más fundamental, ya que ha contribuido a aumentar el oxígeno y reducir los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, para crear las condiciones necesarias para que surjan y prosperen formas de vida complejas en la Tierra.

Moléculas microscópicas se hacen más grandes y se vuelven más difíciles de descomponer

El carbono orgánico de los océanos procede principalmente de organismos vivos microscópicos. Cuando esos organismos mueren, se hunden en el fondo marino y son consumidos por bacterias. Ese proceso de descomposición utiliza oxígeno y libera dióxido de carbono en el océano, que acaba llegando a la atmósfera.

Como resultado de la reacción de Maillard, las moléculas más pequeñas se convierten en moléculas más grandes. Estas 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 lo describen como la "preservación del carbono orgánico". Ese almacenamiento o preservación a largo plazo del 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, permitiendo que llegara más oxígeno a la atmósfera terrestre y limitó la variación del calentamiento de la superficie terrestre en los últimos 400 millones de años a una media de unos cinco grados centígrados.

Antecedentes del estudio

El doctor Oliver Moore, primer autor del estudio e investigador de Biogeoquímica en la Escuela de la Tierra y el Medio Ambiente de Leeds, recuerda que "ya en los años 70 se había sugerido que la reacción de Maillard podía producirse en los sedimentos marinos, pero se pensaba que el proceso era demasiado lento para influir en las condiciones existentes en la Tierra".

"Nuestros experimentos han demostrado que, en presencia de elementos clave como el hierro y el manganeso, presentes en el agua de mar, la velocidad de reacción se multiplica por decenas -añade-. Durante la larga historia de la Tierra, esto puede haber ayudado a crear las condiciones necesarias para que la vida compleja habitara la Tierra".

Como parte del estudio, los científicos calcularon cuánto carbono orgánico ha quedado atrapado en el lecho marino debido a la reacción de Maillard. Calculan que cada año quedan atrapadas en el lecho marino unas 4 millones de toneladas de carbono orgánico. Esto equivale al peso de unos 50 puentes de la Torre de Londres.

Coincidencia entre la técnica gastronómica y el ecosistema del fondo marino

Para probar su teoría, los investigadores observaron lo que ocurría con compuestos orgánicos simples cuando se mezclaban con diferentes formas de hierro y manganeso en el laboratorio a 10 grados Celsius, la temperatura del fondo marino.

Los análisis revelaron que la "huella química" de las muestras de laboratorio -que habían sufrido la reacción de Maillard- coincidía con la de muestras de sedimentos tomadas en fondos marinos de todo el mundo.

Ese análisis de "huellas dactilares" se llevó a cabo en la Diamond Light Source de Oxfordshire, el sincrotrón del Reino Unido que genera intensos haces de energía luminosa para revelar la estructura atómica de las muestras.

El doctor Burkhard Kaulich, científico principal de la línea de barrido de microscopía de rayos X (I08-SXM) en el Diamond Light Source, destaca que "la avanzada instrumentación 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 medioambientales".

El hierro y el manganeso, claves para la creación de vida en la Tierra y lucha por el cambio climático

"Estamos muy orgullosos de haber podido contribuir a una mejor comprensión de los procesos químicos fundamentales implicados en la creación de formas de vida complejas y del clima en la Tierra", añade.

Por su parte, el profesor Peacock, de Leeds, reconoce que "es inmensamente emocionante descubrir que minerales reactivos como los compuestos por hierro y manganeso dentro del océano han sido fundamentales para crear las condiciones estables necesarias para que la vida haya evolucionado en la Tierra".

Las enseñanzas extraídas de un mejor conocimiento de los procesos geoquímicos de la Tierra podrían servir para aprovechar nuevos enfoques para hacer frente al cambio climático actual.

El doctor James Bradley, científico medioambiental de la Universidad Queen Mary de Londres y uno de los autores del trabajo, indica que "comprender los complejos procesos que afectan al destino del carbono orgánico que se deposita en el fondo marino es crucial para determinar con precisión cómo cambia el clima de la Tierra en respuesta tanto a los procesos naturales como a la actividad humana, y para 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 dependen de que el carbono quede encerrado en formas estables en lugar de transformarse en dióxido de carbono".