mercoledì 14 marzo 2018

La prima Terra era viola, è quanto suggerisce uno studio

La prima vita vegetale sulla Terra potrebbe essere stata viola tanto quanto è verde oggi, sostiene uno scienziato.

Gli antichi microbi avrebbero potuto usare una molecola diversa dalla clorofilla per imbrigliare i raggi del Sole, una che conferiva agli organismi una tonalità viola.

La clorofilla, il principale pigmento fotosintetico delle piante, assorbe principalmente le lunghezze d'onda blu e rosse del Sole e riflette quelle verdi, ed è questa luce riflessa che dà alle piante il loro colore fogliare. Questo fatto fa sorgere dei dubbi ad alcuni biologi perché il sole trasmette la maggior parte della sua energia nella parte verde dello spettro visibile.
"Perché la clorofilla dovrebbe riflettere la zona che ha più energia?" dice Shil DasSarma, genetista microbico all'Università del Maryland.

Dopo tutto, l'evoluzione ha ottimizzato l'occhio umano per essere più sensibile alla luce verde (motivo per cui le immagini degli occhiali per la visione notturna sono colorate di verde). Quindi, perché la fotosintesi non è messa a punto nello stesso modo?

Risposta possibile

DasSarma pensa che sia perché la clorofilla è comparsa dopo che un'altra molecola sensibile alla luce chiamata retina era già presente sulla Terra. La retina, oggi si trova nella membrana color prugna di un microbo fotosintetico chiamato halobacteria: assorbe la luce verde e riflette la luce rossa e viola, la cui combinazione appare completamente viola.

I microbi primitivi che usavano la retina per imbrigliare l'energia del sole avrebbero potuto dominare la Terra primordiale, disse DasSarma, tingendo così alcuni dei primi hotspot biologici del pianeta di un caratteristico colore viola.

Essendo ritardatari, i microbi che usavano la clorofilla non potevano competere direttamente con quelli che utilizzavano la retina, ma sopravvissero sviluppando la capacità di assorbire le lunghezze d'onda che la retina non utilizzava, ha detto DasSarma.

"La clorofilla è stata costretta a utilizzare la luce blu e rossa, dal momento che tutta la luce verde veniva assorbita dagli organismi che possedevano la membrana viola", ha detto William Sparks, un astronomo presso lo Space Telescope Science Institute (STScI) nel Maryland, che ha aiutato DasSarma a sviluppare la sua idea.

Clorofilla più efficiente
I ricercatori ipotizzano che gli organismi a base di clorofilla e retina siano coesistiti per un certo periodo. "Possimao immaginare una situazione in cui la fotosintesi sta avvenendo proprio sotto uno strato di organismi contenenti membrane viola", ha detto DasSarma a LiveScience.

Ma dopo un po', dicono i ricercatori, l'equilibrio si è piegato a favore della clorofilla perché è più efficiente della retina.

"La clorofilla non può campionare il picco dello spettro solare, ma fa un uso migliore della luce che assorbe", ha spiegato Sparks.

DasSarma ammette che le sue idee sono attualmente poco più che speculazioni, ma dice che si adattano ad altre informazioni che gli scienziati conoscono sulla retina e sulla prima Terra.

Ad esempio, la retina ha una struttura più semplice della clorofilla e sarebbe stata più facile da produrre nell'ambiente a basso tenore di ossigeno della prima Terra, ha affermato DasSarma.

Inoltre, il processo per produrre la retina è molto simile a quello per produrre un acido grasso, che molti scienziati pensano sia stato uno degli ingredienti chiave per lo sviluppo delle cellule.

"Gli acidi grassi erano probabilmente necessari per formare le membrane nelle prime cellule", ha detto DasSarma.

Infine, l'halobacteria, un microbo vivo ancora oggi che utilizza la retina, non è affatto un batterio. Appartiene ad un gruppo di organismi chiamati archaea, il cui lignaggio risale a un tempo prima che la Terra avesse un'atmosfera di ossigeno.

Prese insieme, queste diverse linee di evidenza suggeriscono che la retina si è formata prima della clorofilla, ha detto DasSarma.

Il team ha presentato la sua cosiddetta ipotesi "Purple Earth" all'inizio di quest'anno all'incontro annuale dell'American Astronomical Society (AAS), ed è anche dettagliato nell'ultimo numero della rivista American Scientist. Il team prevede inoltre di presentare il lavoro a una rivista scientifica sottoposta a peer review entro la fine dell'anno.

Attenzione necessaria
David Des Marais, un geochimico del Centro di ricerca Ames della NASA in California, definisce "interessante" l'ipotesi della Terra viola, ma mette in guardia dal fare troppe congetture.

"Sono cauto nel guardare a chi usa le lunghezze d'onda della luce e trarre conclusioni su come erano le cose 3 o 4 miliardi di anni fa", ha detto Des Marais, che non è stato coinvolto nella ricerca.

Des Marais ha dato una spiegazione alternativa al motivo per cui la clorofilla non assorbe la luce verde: è che così facendo potrebbe danneggiare le piante.

"Quell'energia arriva con estrema potenza. È un'arma a doppio taglio", ha detto Des Marais in un'intervista telefonica. "Sì, ci guadagni in energia, ma è come se le persone ricevessero ossigeno puro al 100 percento e si avvelenassero."

Des Marais punta ai cianobatteri, microbi fotosintetici con una storia antica, che vivono proprio sotto la superficie dell'oceano per evitare la brutalità dell'energia del sole.

"Vediamo molte prove di adattamento per abbassare un po' i livelli di luce", ha detto Des Marais. "Non so se sia necessariamente un lato evolutivo negativo il non essere al picco dello spettro solare."

Implicazioni per l'astrobiologia
Se la ricerca futura convalidasse l'ipotesi della terra viola, questo avrebbe implicazioni per gli scienziati che cercano la vita su mondi lontani, dicono i ricercatori. "Dobbiamo assicurarci di non concentrarci su idee interamente centrate su ciò che vediamo sulla Terra", ha detto il collega di DasSarma, Neil Reid, anche lui dello STScI.

Per esempio, un biomarker di particolare interesse per l'astrobiologia è il "bordo rosso" prodotto dalle piante sulla Terra. La vegetazione terrestre assorbe la maggior parte, ma non la totalità, della luce rossa nello spettro visibile. Molti scienziati hanno proposto di utilizzare la piccola parte della luce rossa riflessa come un indicatore della vita su altri pianeti.

"Penso che quando la maggior parte delle persone pensa al telerilevamento siano focalizzati sulla vita basata sulla clorofilla", ha detto DasSarma. "Potrebbe essere quello più prominente, ma se ti capita di vedere un pianeta che si trova in questa fase iniziale dell'evoluzione, e stai cercando la clorofilla, potresti non vederlo perché stai guardando la lunghezza d'onda sbagliata."

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