跳动城乡网一个困扰科学界50多年的谜团终于解开了。来自瑞典林雪平大学和亥姆霍兹慕尼黑的一个团队发现，某种类型的化学反应可以解释为什么河流和湖泊中的有机物如此难以降解。他们的研究发表在《自然》杂志上。
“50 多年来，这一直是我研究领域的圣杯”，曾在亥姆霍兹慕尼黑工作、目前在林雪平大学工作的分析化学科学家 Norbert Hertkorn 说道。
让我们从头开始吧。例如，当一片叶子从树上脱落并掉落到地上时，它会立即开始分解。在叶子分解之前，它由数千个不同的生物分子组成;大多数生命物质中都存在分子。
叶子的分解发生在几个阶段。昆虫和微生物开始消耗它，而阳光和湿度会影响叶子，导致进一步分解。最终，分解叶子中的分子被冲入河流、湖泊和海洋。
然而，此时，数以千计的已知生物分子已转化为数以百万计的外观截然不同的分子，这些分子具有复杂且通常未知的结构。半个多世纪以来，这种戏剧性的化学转化过程一直是一个谜，让研究人员感到困惑，直到现在。
“现在我们可以阐明生命物质中的几千个分子如何产生数百万种不同的分子，这些分子迅速变得非常难以进一步降解，”赫特科恩说。
研究小组发现，神秘的背后是一种特殊类型的反应，称为氧化脱芳构化。尽管该反应长期以来一直被研究并广泛应用于药物合成，但其自然发生仍未被探索。
在这项研究中，研究人员表明，氧化脱芳构化改变了一些生物分子成分的三维结构，这反过来又可以激活一系列后续和分化的反应，产生数百万种不同的分子。
科学家此前认为，溶解有机物的过程涉及一个包含许多连续反应的缓慢过程。然而，目前的研究表明这种转变发生得相对较快。
研究小组检查了亚马逊河四个支流和瑞典两个湖泊的溶解有机物。他们采用一种称为核磁共振(NMR)的技术来分析数百万种不同分子的结构。值得注意的是，无论气候如何，溶解的有机物的基本结构都保持一致。
亥姆霍兹中心科学家兼主要作者 Siyu Li 解释道：“研究结果的关键是核磁共振的非常规使用方式，可以研究大型溶解有机分子的深层内部，从而绘制和量化碳原子周围的化学环境。”研究的。
在生物分子中，碳原子可以与其他四个原子连接，最常见的是氢或氧。然而，令研究小组惊讶的是，很大一部分有机碳原子没有与任何氢相连，而是主要与其他碳原子相连。特别有趣的是大量碳原子与其他三个碳和一个氧原子特异性结合，这种结构在生物分子中非常罕见。
林雪平大学环境变化教授 David Bastviken 表示，这使得有机物稳定，使其能够长期存在，并防止其以二氧化碳或甲烷的形式迅速返回大气层。
“这一发现有助于解释我们星球上大量的有机碳汇，它减少了大气中二氧化碳的含量，”巴斯特维肯说。
