料理に使われる化学反応が複雑な生命の進化を助けた可能性がある

Aug 02, 2023

調理中に風味豊かな化合物を生成するメイラード反応は、おそらく炭素を海底に閉じ込め、大気中の酸素を増やすのに役立っていると考えられる

カリッサ・ウォン著

2023 年 8 月 2 日

メイラード反応により、食パンに茶色の皮ができます

imageBROKER/Unai HuiziAlamy

調理済みの食品に風味を与える化学反応により、毎年数百万トンの炭素が海底に閉じ込められる可能性があります。 このプロセスは、複雑な生命が進化するための条件を作り出すのに役立った可能性さえあります。

メイラード反応は、温度が約 140°C (284°F) を超えると糖とアミノ酸の間で発生します。 この化学プロセスにより、炭素を豊富に含むさまざまな複雑な化合物が生成され、焼き肉、ロースト野菜、トーストしたパンなどの食品に色と風味が与えられます。

マンガンを含む鉱物は触媒として機能し、25°C (77°F) という低い温度でも反応を起こすことができます。

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それがさらに低い温度でも起こり得るかどうかを調べるために、英国リーズ大学のキャロライン・ピーコックとその同僚は、糖グルコースとアミノ酸のグリシンを含む溶液に鉄またはマンガンのミネラルを加えた。

混合物を大陸の端の海底の温度とほぼ同じ10°Cでインキュベートすると、触媒を使用しない砂糖とアミノ酸の混合物と比較して、ミネラルはメイラード反応を約100倍スピードアップしました。 。

さらなる分析により、このプロセスで海洋堆積物サンプルに含まれる化合物が生成されたことが明らかになりました。 これはメイラード反応が鉄やマンガンの鉱物がよく見つかる海底で起こっていることを示唆している、とピーコック氏は言う。

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海底では、死んだ植物や動物が糖やアミノ酸の供給源となり、微生物はそれらをエネルギー源として摂取します。 このプロセス中に、微生物は死んだ生物の炭素を二酸化炭素に変換し、大気中に再流入する可能性があります。

メイラード反応が海底で起こっている場合、糖やアミノ酸に含まれる炭素が大きくて複雑なポリマーの中に貯蔵される可能性があり、微生物がそれを摂取するのは難しいとピーコック氏は言う。

何千年、あるいは何百万年もの間、これらのポリマーは海底に死骸が蓄積され、海底のさらに深くに埋もれていきます。 「（海底の最上部にある）1メートルの危険地帯を通過できれば、炭素は一般的に微生物によって攻撃され、分解されて二酸化炭素に戻され、大気中から隔離されることになる。」孔雀は言います。

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研究者らは、鉄とマンガンの鉱物が年間約 400 万トンの炭素を閉じ込めている可能性があると推定しています。 このプロセスがなければ、地球の大気は過去 4 億年間でさらに 5℃温暖化した可能性があります。

また、炭素が埋まることでより多くの酸素が地球の大気中に到達できるようになるため、海洋堆積物中のメイラード反応によって大気中の酸素レベルが過去4億年間で最大8％増加した可能性があるとピーコック氏は述べている。

「このプロセスは大気中の酸素に非常に大きな影響を与えます」と彼女は言います。 「複雑な生命体は、よりエネルギーを必要とするため、より高いレベルの酸素を必要とするため、このプロセスが複雑な生命に必要な条件を作り出すのに関与したと推測するのは合理的だと考えています。」

研究チームはまた、この反応は鉄やマンガンの鉱物を含む土壌でも起こる可能性があることも発見しており、土壌中のミネラルを増やすことが大気から炭素を捕捉するのに役立つ可能性があることを示唆している、とピーコック氏は言う。