A Terra foi un “océano verde” hai miles de millóns de anos: o experimento que o revela e cambia o que sabemos sobre a orixe da vida

A Terra foi un “océano verde” fai miles de millóns de anos: o experimento que o revela e cambia o que sabemos sobre a orixe da vida / ChatGPT/E. F.

Cando os astronautas fotografaron a Terra desde o espazo e chamárona “a bóla azul”, poucos podían imaxinar que esa cor tan icónico non estivo aí desde sempre. De feito, houbo un tempo remoto no que, se alguén puidese mirar o noso planeta desde fóra, vería algo moi distinto: unha enorme esfera de tonalidades verdes. Non era polas plantas, que aínda non existían, senón por outra razón moito máis sorprendente.

Un recente estudo publicado en Nature Ecology & Evolution confirmou que os océanos primitivos da Terra eran verdes, e que esa cor non era só un detalle curioso da paisaxe. Segundo a investigación, dirixida por Taro Matsuo e o seu equipo da Universidade de Nagoya, esta luz verde foi clave na evolución dos primeiros seres vivos. "Os nosos achados destacan a relación de coevolución entre os fotótrofos osixénicos e os ambientes de luz que definiron a paisaxe acuática da Terra Arcaica"​.

Hai uns 3.000 ou 4.000 millóns de anos, os mares da Terra estaban cargados de ferro. As augas non tiñan a cor azul que hoxe coñecemos, porque o ferro disolto nelas absorbía as lonxitudes de onda azul e vermella da luz solar. O resultado era un ambiente submarino dominado pola luz verde.

Isto non era un simple fenómeno óptico. Segundo o estudo, esas augas verdes condicionaron por completo a evolución das primeiras cianobacterias, uns microorganismos fotosintéticos que revolucionarían o planeta. Estas bacterias non só producían osíxeno, senón que desenvolveron estruturas especiais chamadas ficobilisomas, capaces de aproveitar mellor a luz verde.

Os investigadores explican que a abundancia de ferro ferroso (Fe II) nos océanos provocaba que, ao oxidarse, formásense partículas de hidróxido de ferro. Estas partículas flotaban na auga e filtraban a luz solar, creando unha xanela de luz verde estable durante moito tempo. "O espectro de luz subacuática durante a era Arcaica foi probablemente predominantemente verde debido á precipitación de Fe(III) oxidado"​.

Ambiente de luz verde submarino despois da aparición das cianobacterias e os fotoferrotrofos na era Arcaica.

a, Suposto da contorna acuática arqueano para calcular a concentración de hidróxido de ferro. A área sombreada en verde representa a rexión oxidada, mentres que os puntos laranxas indican partículas de hidróxido de ferro. Inférese que os hábitats das cianobacterias (área descontinua amarela) e os fotoferrotrofos (área descontinua marrón) separáronse en zonas oxidadas e reducidas, respectivamente. O ferro reducido dos respiraderos termais no fondo mariño transformouse en hidróxido de ferro mediante actividades fotoferrotróficas e cianobacterianas. A columna vertical sólida branca indica a área de cálculo, unha columna vertical unidimensional cunha altura de 150 m. b, Concentración de hidróxido de ferro (verde), osíxeno (vermello) e ferro reducido (azul), coa profundidade da picnoclina establecida en 50 m. c, Fluxo de fotóns incidentes na auga superficial (liña de puntos gris) e a profundidades de 5 m (liña descontinua negra) e 20 m (liña sólida negra). Os espectros de absorción de pigmentos superpóñense: Chl a (liña azul), PE (liña verde), PC (liña laranxa) e APC (liña marrón). As rexións de fondo coloreadas nas figuras indican os rangos de lonxitude de onda de absorción dos diferentes pigmentos. d,e: Correlación do fluxo de fotóns incidentes con pigmentos fotosintéticos a profundidades de 20 m (d) e 5 m (e). O código de cor é o mesmo que o da Fig. 1c.

Os científicos sempre se preguntaron por que as cianobacterias posúen uns sistemas de captación de luz tan complexos e grandes. A diferenza doutras formas de vida fotosintética, que usan clorofilas para captar luz azul e vermella, as cianobacterias desenvolveron proteínas extra que lles permiten capturar outras lonxitudes de onda.

O novo estudo achega unha resposta moi sólida: porque vivían nun mundo verde. "A contorna de luz verde, probablemente modelado polos organismos fotosintéticos, podería dirixir a súa propia evolución fotosintética"​.

As probas desta hipótese veñen de dúas frontes. Por unha banda, os investigadores realizaron simulacións numéricas de como era a luz baixo a auga naquela época. Por outro, fixeron experimentos de laboratorio modificando xeneticamente cianobacterias actuais para que producisen máis pigmentos especializados en captar luz verde.

As simulacións desenvolvidas por Matsuo e o seu equipo mostran que, a profundidades de entre 5 e 20 metros, o ambiente luminoso do océano primitivo estaba dominado pola luz verde. Isto ocorría mesmo cando a cantidade de partículas de ferro cambiaba considerablemente. A estabilidade dese rango de luz verde ofrecería un escenario evolutivo perfecto para que as cianobacterias adaptásense.

Ademais, os experimentos xenéticos confirmaron que as cepas de cianobacterias modificadas para producir un pigmento chamado phycoerythrobilin (PEB) medraban moito mellor en luz verde que as normais. Segundo os autores, "as cianobacterias que adquiriron un ficobilino especializado en verde chamado phycoerythrobilin poderían prosperar en contornas de luz verde"​.

O dato máis impactante é que o PEB nin sequera necesitaba estar unido á súa proteína habitual para funcionar. Bastaba con que se asociase a outra proteína fotosintética para transferir a enerxía captada. Esta versatilidade sería determinante nun mundo onde aproveitar a escasa luz dispoñible era cuestión de supervivencia.

Para completar a súa investigación, Matsuo e os seus colegas buscaron un lugar na Terra actual onde puidesen observar un fenómeno similar. Atopárono na illa de Iwo, en Xapón, onde as augas próximas a uns respiraderos hidrotermais teñen un ton verde moi característico pola presenza de ferro.

Desde o seu barco, o científico comprobou que a paisaxe submarina era exactamente como o imaxinaba: augas verdes brillantes, cunha composición química parecida á dos mares de hai miles de millóns de anos. "Desde o barco, podiamos ver que as augas circundantes tiñan un brillo verde distintivo debido aos hidróxidos de ferro, exactamente como imaxinei que adoitaba verse a Terra"​.

Análises posteriores das mostras de auga confirmaron que, a pouca profundidade, as cianobacterias desa zona contiñan unha maior cantidade de PEB, igual que nos experimentos de laboratorio.

Este descubrimento non só cambia o que sabemos sobre a Terra primitiva, senón que tamén podería ter implicacións para a procura de vida noutros planetas. Ata o de agora, os científicos buscaban mundos azuis como sinal de océanos. Pero quizais un planeta verde podería ser, de feito, un mellor candidato a albergar vida.

Matsuo e o seu equipo lembran que as augas con partículas de ferro reflicten máis luz e son máis brillantes. Isto significa que un exoplaneta con océanos ricos en ferro podería parecer verde desde o espazo, facéndoo máis fácil de detectar con telescopios.

A historia das ficobilisomas, esas antenas de captación de luz tan elaboradas, é tamén unha historia de adaptación ás condicións cambiantes da Terra. Coa chegada do Gran Evento de Oxidación (hai 2.400 millóns de anos), os océanos aclaráronse e o ambiente lumínico transformouse. Algunhas cianobacterias perderon as súas pigmentos especializados en verde, pero outras os conservaron, especialmente as que seguiron vivindo en zonas escuras e profundas.

Como resumen de todo o traballo, os autores conclúen que a cor verde dos océanos arcaicos foi un signo distintivo dunha etapa evolutiva moi concreta. "Este estudo presenta un panorama integral que explica a traxectoria de coevolución entre as cianobacterias e a contorna de luz"​.

FONTE: Eugenio M. Fernández Aguilar/muyinteresante.com/ciencia