Imaginemos la Tierra como un planeta morado. No es una metáfora: morado, en el sentido físico de la palabra. Océanos magenta que reflejan luz roja y azul bajo un cielo nublado y sin oxígeno. Esta es la hipótesis propuesta por Shiladitya Das Sarma dell 'Universidad de MarylandAntes de la clorofila, la fotosíntesis se basaba en el retinal, un pigmento más simple que absorbe la luz verde y colorea de púrpura a los organismos que lo utilizan.
Las arqueas llamadas halobacteria Todavía lo hacen hoy, tiñendo de púrpura los lagos salados que habitan. Pero hace 3 mil millones de años, dominaban el planeta, dejando solo las migajas del espectro solar para las futuras plantas verdes.
Tierra púrpura: cuando la retina dominaba los océanos
La hipótesis de la Tierra Púrpura, propuesta por primera vez por DasSarma en 2007, sitúa esta fase entre 3,5 y 2,4 millones de años atrás, durante el Arcaico. Una era anterior a la Gran Evento de Oxigenación, cuando la atmósfera aún estaba llena de metano y dióxido de carbono. El retinal, a diferencia de la clorofila, que se formaría posteriormente, es una molécula estructuralmente más simple. No requiere estructuras complejas de porfirina para funcionar.
Absorbe un único pico del espectro luminoso: la parte verde-amarilla, la más energética. El resto (rojo y azul) se refleja, produciendo ese característico color magenta. Es exactamente lo opuesto a la clorofila., que absorbe el rojo y el azul, pero refleja el verde. Surge la pregunta: ¿por qué las plantas reflejan la porción más energética del espectro solar?
La trampa evolutiva del verde
La respuesta es más sencilla de lo que parece: alguien más ya había cogido esa porción. Cuando apareció la clorofila, los microorganismos basados en la retina púrpura ya ocupaban el nicho ecológico más ventajoso. Devoraban la luz amarillo-verde, la más abundante del espectro solar. Los organismos portadores de clorofila tuvieron que adaptarse a lo que quedaba: longitudes de onda rojas y azules.
La coexistencia de organismos morados y verdes todavía es visible hoy en día en alfombras microbianasColonias estratificadas donde diferentes microbios explotan porciones complementarias del espectro luminoso. Es posible que en la Tierra primitiva, las arqueas púrpuras dominaran las capas superiores de los océanos, obligando a las bacterias que vivían "en la sombra" a evolucionar utilizando las longitudes de onda restantes.
Y luego, la clorofila creó una trampa evolutivaSu estructura química, basada en porfirinas (anillos complejos que coordinan un átomo de magnesio), está tan especializada para absorber el rojo y el azul que ya no puede modificarse para captar la luz verde. Los organismos portadores de clorofila quedaron atrapados en esta elección bioquímica., reflejando siempre el color verde incluso cuando, tras la extinción masiva de los microbios púrpuras, esa porción del espectro volvió a estar disponible.
El Gran Evento de Oxigenación
El reinado púrpura terminó con la llegada de la cianobacterias, organismos fotosintéticos basados en clorofila que tenían una característica letal: Produjeron oxígeno como producto de desecho metabólico.Hace unos 2,4 millones de años, el oxígeno comenzó a acumularse, primero en los océanos y luego en la atmósfera. Para los organismos anaeróbicos que habían prosperado hasta entonces, era venenoso.
El proceso tardó casi mil millones de años. Pero cuando la atmósfera se oxidó permanentemente (la Gran Evento de Oxigenación), Fue uno de los eventos de extinción masiva más grandes en la historia de la Tierra.Las arqueas anaeróbicas se vieron obligadas a refugiarse en entornos sin oxígeno: aguas profundas, sedimentos y zonas con oxígeno mínimo. O bien, tuvieron que adaptarse a vivir en simbiosis con organismos aeróbicos, allanando el camino para la endosimbiosis que condujo al surgimiento de los eucariotas.
Este acontecimiento también coincidió con la glaciación huronianaUna edad de hielo que duró 300 millones de años. El oxígeno destruyó el metano atmosférico (un potente gas de efecto invernadero), enfriando el planeta. Fotosíntesis acababa de transformar la Tierra irreversiblemente.
Los supervivientes morados
La retina no ha desaparecido. La Haloarquea (arqueas amantes de la sal) son organismos que aún hoy se encuentran ampliamente distribuidos en ambientes extremos: desde el Mar Muerto hasta el Gran Lago Salado en Utah, pasando por los lagos salados de los Andes. Cuando proliferan en masa, tiñen el agua de un morado intenso. La proteína clave es bacteriorodopsina, un derivado del retinal que funciona como una bomba de protones impulsada por la luz.
Estos organismos constituyen Uno de los sistemas bioenergéticos más simples conocidos para capturar la energía de la luz.No fijan carbono ni producen oxígeno. Bombean protones a través de la membrana celular, generando un gradiente que impulsa la síntesis de ATP. Esta es la fotosíntesis anoxigénica, una forma primitiva pero funcional de captar energía solar.
En busca de planetas morados
La hipótesis de la Tierra púrpura tiene profundas implicaciones astrobiológicas. Si el retinal es más simple que la clorofila y pudo haber aparecido primero en la Tierra, lo mismo podría ocurrir en otros lugares. Los astrobiólogos han buscado tradicionalmente biofirmas Relacionados con la clorofila: planetas que reflejan luz verde-amarilla. Pero si la evolución del retinal es tan probable (o quizás más probable) que la de los sistemas con clorofila, deberíamos ampliar nuestra investigación.
Los planetas que reflejan luz roja y azul podrían albergar biosferas basadas en la retina. Mundos púrpuras, bioquímicamente más simples, pero igual de vibrantes. Como él dijo, Edward Schwieterman, coautor del estudio:
“Si la hipótesis de la Tierra púrpura es correcta y hubo un predominio de organismos púrpuras en la Tierra primitiva, podríamos encontrar otro planeta en una etapa evolutiva anterior”..
La Tierra ha cambiado su vestuario muchas veces en sus 4,54 millones de años. ¿Por qué no habría sido púrpura? ¿Y si allá afuera, en algún exoplaneta lejano, aún existieran océanos magenta brillantes poblados por arqueas que jamás hubieran conocido el oxígeno?
El descubrimiento de lípidos arqueológicos en sedimentos antiguos respalda esta hipótesis. Estas moléculas están asociadas con el retinal primitivo, no con la clorofila. Sugieren que la biosfera terrestre se alimentaba de retinal antes del advenimiento de la fotosíntesis basada en la clorofila.
Antes del verde, estaba el morado. Y el morado, quizá, regresa cada vez que la vida comienza de nuevo.
