Las primeras formas de vida en la Tierra pueden haber sido capaces de generar energía metabólica a partir de la luz solar utilizando una molécula pigmentada de color púrpura llamada retina que posiblemente sea anterior a la evolución de la clorofila y la fotosíntesis. Si la retina ha evolucionado en otros mundos, podría crear una firma biológica distintiva, ya que absorbe la luz verde de la misma manera que la vegetación de la Tierra absorbe la luz roja y azul.

La atmósfera terrestre no siempre ha contenido cantidades significativas de oxígeno. Durante los primeros dos mil millones de años de la historia de nuestro planeta, la atmósfera era rica en dióxido de carbono y metano, pero hace unos 2.400 millones de años algo cambió:el Gran Evento de Oxigenación que vio cómo la abundancia de oxígeno libre en nuestra atmósfera aumentaba drásticamente. Se cree que la causa de esto son las cianobacterias, que pueden realizar la fotosíntesis:la transformación de la luz solar y el dióxido de carbono en energía metabólica para producir azúcares que alimentan los procesos de la vida, y oxígeno como producto de "desecho", utilizando un pigmento verde llamado clorofila.

Se sabe que existieron formas de vida fotosintéticas antes del Gran Evento de Oxigenación (GOE), desde hace 3.500 millones de años, pero varios procesos en competencia, y no completamente entendidos, pospusieron el GOE, incluidos los mecanismos geológicos que pudieron eliminar el oxígeno de la atmósfera. Sin embargo, el origen y la evolución de la fotosíntesis a través de la clorofila sigue siendo turbio. Ahora, Shiladitya DasSarma, quien es profesor de biología molecular en la Universidad de Maryland, y el Dr. Edward Schwieterman, astrobiólogo de la Universidad de California, Orilla, han propuesto la idea de que la retina es anterior a la clorofila, y que los dos evolucionaron en tándem, absorbiendo la luz solar en longitudes de onda complementarias.

"Los metabolismos fototróficos basados ​​en la retina todavía prevalecen en todo el mundo, especialmente en los océanos, y representan uno de los procesos bioenergéticos más importantes de la Tierra, "DasSarma dice Revista de astrobiología .

Absorbe la luz

La clorofila absorbe los picos de luz a longitudes de onda de 465 nm y 665 nm. Por eso las hojas se ven verdes, porque reflejan la luz verde en lugar de absorberla. Sin embargo, el espectro del Sol alcanza su punto máximo a ~ 550 nm, que incluye luz amarilla y verde.

Varias proteínas que absorben la luz solar contienen una molécula de retina, incluyendo una proteína llamada bacteriorrodopsina que absorbe la luz con un pico a 568 nm, cerca de la longitud de onda en la que la luz del sol alcanza su punto máximo, y más notablemente en el rango en el que la clorofila no absorbe ". Esto es exactamente lo que nos hizo pensar que los dos pigmentos, la retina y la clorofila, pueden haber co-evolucionado, "dice DasSarma, quien sostiene que debido a que la retina es la molécula más simple, hubiera sido lo primero, con clorofila (que es más eficiente para transformar la luz solar en energía metabólica) evolucionando posteriormente, cada uno llenando diferentes nichos en términos de la luz que absorben.

Los experimentos han demostrado que la combinación de bacteriorrodopsina con una vesícula de membrana para formar el equivalente de una protocélula biológica puede resultar eficazmente en atrapar y almacenar la luz solar en una célula. "Tiene sentido que esta fue una invención evolutiva muy temprana que coincidió con la evolución de las primeras células, ", dice DasSarma." Utilizando la capacidad de captura de energía de la membrana celular, el potencial de membrana [la diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la célula, permitir que la célula proporcione energía] puede representar una de las razones más importantes por las que las células son la unidad fundamental de la vida ".

El borde verde

Debido a que la vegetación de la Tierra absorbe la luz roja, pero refleja luz infrarroja, Ver la vegetación usando un espectroscopio revela una caída dramática en la luz reflejada en longitudes de onda rojas, una disminución repentina que se denomina "borde rojo". Se ha sugerido que al sondear el espectro de luz reflejada por exoplanetas potencialmente habitables, los científicos podrían buscar un borde rojo en la luz del planeta, que sería una firma biológica indicativa de vegetación que usa clorofila, o su equivalente extraterrestre.

Curiosamente, Dado que los pigmentos de la retina absorben la luz verde y amarilla, y reflejan o transmiten luz roja y azul, entonces la vida basada en la retina aparecería de color púrpura. DasSarma y Schwieterman describen tal etapa en la historia de la Tierra como una 'Tierra Púrpura'. Debido a que la retina es una molécula más simple que la clorofila, entonces podría encontrarse más comúnmente en la vida en el Universo, y por lo tanto, una "ventaja verde" en el espectro de un planeta podría ser potencialmente una firma biológica para la vida basada en la retina.

"Este es otro punto de referencia en una biblioteca de posibles firmas biológicas que podemos buscar en otros lugares, "dice Schwieterman.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de la revista Astrobiology Magazine de la NASA. Explore la Tierra y más allá en www.astrobio.net.