Descubrimiento científico resuelve un enigma químico de medio siglo

Durante más de medio siglo, un enigma químico ha desconcertado a la comunidad científica, un misterio que ha sido resuelto recientemente por un equipo internacional de científicos. Este equipo de investigadores, compuesto por profesionales alemanes, suecos y estadounidenses, ha descubierto una reacción química que explica por qué la materia orgánica en ríos y lagos es tan resistente a la degradación.

Norbert Hertkorn, coautor del estudio, ha descrito este hallazgo como el «santo grial» de su campo de investigación. De acuerdo con Hertkorn, este misterio ha sido una incógnita persistente que ha ocupado a decenas de científicos durante décadas.

Entendiendo el descubrimiento

Para entender mejor el descubrimiento, es útil comenzar desde el principio. Cuando una hoja cae de un árbol y toca el suelo, comienza a descomponerse inmediatamente. En un primer momento, la hoja contiene unos pocos miles de biomoléculas distintas, similares a las que se encuentran en la mayoría de la materia viva.

La descomposición de la hoja se desarrolla en varias fases. Insectos y microorganismos empiezan a consumirla, y factores ambientales como la luz del sol y la humedad aceleran este proceso. Con el tiempo, las moléculas de la hoja descompuesta son transportadas por ríos y lagos hacia los océanos.

En este punto, lo que comenzó como una colección de miles de biomoléculas conocidas se ha transformado en millones de moléculas con estructuras complejas y generalmente desconocidas. Este proceso de transformación química ha sido un enigma para los investigadores desde mediados del siglo pasado.

Una estructura extremadamente rara

«Ahora podemos entender cómo un par de miles de moléculas en la materia viva pueden dar lugar a millones de moléculas diferentes que se vuelven muy resistentes a una mayor degradación», afirma Hertkorn. La clave de este misterio radica en un tipo específico de reacción química llamada ‘desaromatización oxidativa’.

Aunque es una reacción bien conocida en la síntesis farmacéutica, su aparición natural en procesos biológicos no había sido explorada hasta ahora. Este estudio ha demostrado que la desaromatización oxidativa cambia la estructura tridimensional de ciertos componentes de las biomoléculas, desencadenando una serie de reacciones que generan una gran diversidad de nuevas moléculas.

Los científicos solían pensar que la formación de materia orgánica disuelta implicaba un proceso lento con muchas reacciones secuenciales. Sin embargo, esta investigación reciente sugiere que la transformación ocurre de manera relativamente rápida.

Para probar su teoría, el equipo examinó la materia orgánica disuelta en cuatro afluentes del río Amazonas y dos lagos en Suecia. Utilizaron una técnica llamada resonancia magnética nuclear (RMN) para analizar la estructura de estas moléculas diversas. De manera sorprendente, descubrieron que la estructura fundamental de la materia orgánica disuelta se mantenía constante independientemente del clima.

Siyu Li, autor principal del estudio, explica que el uso de la RMN permitió al equipo estudiar el interior profundo de grandes moléculas orgánicas disueltas. Esto les permitió mapear y cuantificar el entorno químico de los átomos de carbono en estas moléculas.

Normalmente, en las biomoléculas, los átomos de carbono están conectados a otros cuatro átomos, generalmente hidrógeno u oxígeno. Sin embargo, el equipo descubrió que muchos átomos de carbono en la materia orgánica disuelta no estaban conectados a hidrógeno, sino a otros átomos de carbono.

En particular, encontraron una gran cantidad de átomos de carbono unidos a otros tres carbonos y un átomo de oxígeno, una estructura extremadamente rara en las biomoléculas.

Estrategias contra el cambio climático

David Bastviken, coautor del estudio, señala que esa estructura inusual hace que la materia orgánica sea muy estable. Y la estabilidad permite que las moléculas persistan durante largos periodos, evitando que se descompongan rápidamente y que liberen dióxido de carbono o metano a la atmósfera.

El descubrimiento tiene importantes implicaciones para el entendimiento de los sumideros de carbono orgánico, que juegan un papel crucial en la reducción del CO2 en la atmósfera, ayudando a mitigar el cambio climático.

«Este hallazgo ayuda a explicar los grandes sumideros de carbono orgánico de nuestro planeta. Los sumideros reducen la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, lo cual es fundamental para la lucha contra el cambio climático», ahonda Bastviken.

El descubrimiento de la desaromatización oxidativa y su papel en la formación de materia orgánica disuelta es un hito significativo en la química ambiental. Este avance no solo beneficia a la comunidad científica, sino que también tiene el potencial de influir en políticas medioambientales y estrategias para combatir el cambio climático.

¿Este descubrimiento podría llevarnos a replantear nuestras estrategias actuales para el manejo del carbono y la mitigación del cambio climático? ¿Cómo podríamos utilizar este nuevo conocimiento para mejorar nuestras tácticas de conservación y restauración ambiental?