Var Livet på den Tidiga Jorden Lila?

0
5

Var Livet på den Tidiga Jorden Lila?

Av
Keith Cooper
|

November 9, 2018 07:00 ET

  • MER

Beboeliga planeter som kretsar kring där det dagliga livet använder den lila-pigmenterad retinal att ge metabolisk energi från solljus kunde ha som drop-off på grönt ljus när de ses spectroscopically.
Bild: NASA/Ames/JPL–Caltech

Tidiga livsformer på Jorden har kunnat generera metabolisk energi från solljus med en lila-färgad molekyl som kallas näthinnan som eventuellt föregår utvecklingen av klorofyll och fotosyntes. Om retinal har utvecklats på andra världar, och det kan skapa en distinkt biosignature som det absorberar grönt ljus på samma sätt som vegetationen på Jorden absorberar rött och blått ljus.

Jordens atmosfär har inte alltid innehåller stora mängder syre. För de första två miljarder år av jordens historia, stämningen var rik på koldioxid och metan, men cirka 2,4 miljarder år sedan något förändrats: den Stora Syresättning Händelse som såg det överflöd av fritt syre i atmosfären stiga dramatiskt. Orsaken till detta är tänkt att vara cyanobakterier, som är kapabel att utföra fotosyntes — omvandlingen av solljus och koldioxid till metabolisk energi för att producera socker som bränsle livets processer, och syre som ett “avfall” produkt — med hjälp av en grön pigment som heter klorofyll.

Fotosyntetiska livsformer är känd för att ha funnits före den Stora Syresättning Händelse (GOE), så långt tillbaka som till 3,5 miljarder år sedan, men av olika konkurrerande — och inte helt klarlagda — processer skjutit upp GOE, inklusive geologisk mekanismer som klarar av att ta bort syre från atmosfären. Men ursprunget till och utvecklingen av fotosyntes via klorofyll förblir dunkla. Nu, Shiladitya DasSarma, som är Professor i molekylär biologi vid University of Maryland, och Dr Edward Schwieterman, en astrobiologist vid University of California, Riverside, har fört fram tanken att retinal föregick klorofyll, och att de två utvecklas i takt, absorbera solljus vid kompletterande våglängder. [Sökandet efter Liv på Mars (Ett Foto Tidslinje)]

“Retinal-baserade phototrophic ämnesomsättning är fortfarande förhärskande i hela världen, särskilt i haven, och utgör en av de viktigaste bioenergetiska processer på Jorden,” DasSarma berättar Astrobiologi Tidningen.

Klorofyll absorberar ljus med en topp vid våglängder av 465nm och 665nm. Det är därför lämnar visas grön, eftersom de reflekterar grönt ljus i stället för att absorbera det. Men Solens spektrum toppar på ~550nm, som innehåller gult och grönt ljus.

Ett antal proteiner som absorberar solljus innehåller en molekyl av retinal, inklusive ett protein som kallas bacteriorhodopsin som absorberar ljus med en topp på 568nm, nära den våglängd som Solens ljus toppar, och inte minst i rad att klorofyll inte absorberar. “Detta är exakt vad som fick oss att tro att de två pigment — retinal och klorofyll — kan ha co-utvecklats, säger DasSarma, som menar att eftersom näthinnan är enklare molekyl, den skulle ha kommit först, med klorofyll (som är mer effektiv på att omvandla solljus till metabolisk energi) utvecklas därefter, med varje påfyllning olika nischer i termer av de absorberar ljus.

Experiment har visat att man genom att kombinera bacteriorhodopsin med ett membran vesikler till en form som motsvarar ett biologiskt proto-cell effektivt kan resultera i att fånga och lagra solljus i en cell. “Är det vettigt att detta var en mycket tidiga evolutionära uppfinning som sammanfaller med utvecklingen av de första cellerna, säger DasSarma. “Med hjälp av energi-svällning kapacitet av cellmembranet, det membran som potentiella [skillnaden i elektrisk potential mellan innanför och utanför cellen, vilket gör att cellen för att ge energi] kan vara en av de viktigaste anledningarna till att celler är den grundläggande enheten i livet.” [10 Exoplaneter Som Kunde Vara Värd För Främmande Liv]

Växtligheten på Jorden innehåller klorofyll som absorberar blått och rött ljus och reflekterar och sänder ut grönt ljus, varför bladen på träden verkar grönt.
Kredit: Arunchaitanya Mandalapu/Wikimedia Commons

Eftersom vegetationen på Jorden absorberar rött ljus, men reflekterar infrarött ljus, visa vegetation med hjälp av ett spektroskop visar på en dramatisk nedgång i det ljus som reflekteras på röda våglängder, en plötslig minskning som kallas ” röd kant.’ Det har föreslagits att när sondera spektrum av ljus som reflekteras från potentiellt beboeliga planeter som kretsar kring forskare kan söka för en röd kant i jordens ljus, som skulle vara en biosignature vägledande för vegetation med hjälp av klorofyll, eller dess utomjordiska motsvarande.

Spännande, eftersom retinal pigment absorberar grönt och gult ljus, och reflektera eller överföra blått och rött ljus, då retinal-baserat liv skulle visas i lila färg. DasSarma och Schwieterman beskriva ett sådant skede i Jordens historia som ett ” Lila Jorden.’ Eftersom näthinnan är en enklare molekyl än klorofyll, då det kan vara mer vanligt förekommande i liv i Universum, och därför en “grön kant” i en planets spektrum kan potentiellt vara en biosignature för retinal-baserat liv.

“Detta är en annan referenspunkt i ett bibliotek av potentiella biosignatures att vi kan söka efter någon annanstans, säger Schwieterman.

Den forskning som stöds av NASA Astrobiologi genom Exobiology & Evolutionär Biologi Programmet, NASA Astrobiologi Institute (NAI) element av NASA: Astrobiologi-Program och Nexus för Exoplanet System Science (NExSS). NExSS är en NASA forskning samordning nätverk som stöds av NASA: Astrobiologi-Program. Detta program element är delat mellan NASA: s Planetary Science-Divisionen (PSD) och Astrofysik Division.

Denna berättelse var som tillhandahålls av Astrobiologi Magazine, en webbaserad publikation som sponsras av NASA: astrobiologi-program. Denna version av den artikel som publicerades på Space.com. Följ oss på @Spacedotcom eller Facebook.

Skulle du Också Vilja

  • Salta Martian Vatten Skulle kunna Få Tillräckligt med Syre för att Stödja Liv
    Utrymme

  • Utomjordiskt Liv Skulle Vara Lila
    Utrymme

  • Här är Vad de Söker efter Liv Måste Nästa, Forskare Säger
    Utrymme

  • Otroligt Konstig Mikrober som Finns Djupt under jord Kan Ändra Sökandet efter Liv på Mars
    Utrymme

För Att Prenumerera SPACE.com

Skicka

Följ Oss

Mest Populära

  1. Bilden av Dagen

  2. Astronaut Njuter i Jordens ‘Ära’ Rainbow från rymdstationen (Foto)

  3. SpaceX ‘ s Falcon 9-Raket som är Certifierade för att Starta NASA: s Mest Värdefulla Vetenskap Uppdrag

  4. Accion 1: a Plats Vibratorer Kan Starta på en Cubesat Denna Helg

  5. Venus Ger en Tidig Morgon Ljus, Strax Före Soluppgången