Земля раньше могла быть фиолетовой планетой — астробиологи

Американские астробиологи выдвинули так называемую Гипотезу фиолетовой Земли. Она объясняет, как древние микроорганизмы усваивали свет до появления фотосинтеза. Из-за этих процессов Земля, вероятно, имела лавандовый цвет. Объясняют гипотезу популяризаторы науки из издания IFLScience.

Теорию предложили профессор по молекулярной биологии Шиладитья ДасСарма (Shiladitya DasSarma) и доктор по астробиологии Эдвард Швитерман (Edward W. Schwieterman). Оба специализируются на микроорганизмах, живущих в чрезвычайно суровых условиях: экстремально низкие или высокие температуры, отсутствие кислорода, соленость, радиоактивность и тому подобное.

Предпосылки появления гипотезы

Фотосинтез — один из важнейших биохимических процессов на нашей планете, поскольку в его результате образуется кислород. Благодаря ему бактерии и растения поглощают свет и перерабатывают его в жизненно важную энергию.

Найдены древние тилакоиды, меняющие представление о развитии фотосинтеза

Но в фотосинтезе есть один непонятный для ученых аспект. Свет состоит из волн солнечного спектра (синего, зеленого, красного и т.д.) различной длины. Одними из самых мощных являются "зеленые" волны. Но именно этот спектр большинство бактерий и растений отражают.

Такое поведение противоречит базовым принципам эволюции. Ведь живые организмы развиваются, двигаясь оптимальным путем из существующих. Поэтому зеленый должен был бы усваиваться в первую очередь. Но именно его растения и бактерии игнорируют с помощью пигмента под названием хлорофилл.

Голубая планета

Жизнь на Земле зародилась ≈ 3,7-4,1 млрд лет назад. А фотосинтез с хлорофиллом существует лишь более 2 млрд лет. То есть, древние микроорганизмы могли перерабатывать солнечную энергию иначе. В пользу такого предположения свидетельствуют существа, сохранившие такую способность до сегодняшнего дня.

Ученые нашли новый вид растений, которые не использует фотосинтез

Ведь фотосинтез — это лишь один из известных способов усвоения света. Всего наука знает по меньшей мере три способа, которыми живые организмы превращают солнечные лучи в энергию. Речь идет о молекулах аденозинтрифосфата (АТФ), которые хранят и переносят энергию для обеспечения всех биохимических процессов в клетках.

Кроме фотосинтеза, существуют также анаоксигенный фотосинтез и ретинальная фототрофия. В обоих случаях кислород не вырабатывается как побочный продукт. Без кислорода не было бы современной атмосферы. А именно благодаря ей наша планета выглядит с расстояния голубой.

Фиолетовая планета

Шиладитья ДасСарма и Эдвард Швитерман считают, что до фотосинтеза живые микроорганизмы использовали ретинальную фототрофию. Она проще, заключается в поглощении "зеленых" лучей и отражении фиолетовых благодаря пигменту под названием ретиналь.

До появления фотосинтеза атмосфера была бедной и в ней преобладали углекислый газ и метан. Океаны и моря были мелкими и мутными. Поверхность, вероятно, кишела крошечными микроорганизмами, которые отражали фиолетовый цвет. Благодаря этому Земля могла казаться сиреневой.

Впоследствии, 2,4 млрд лет назад новые микроорганизмы начали завоевывать себе место под Солнцем. Поскольку лучи зеленого спектра уже были "заняты", эволюционно выгодно было подстраиваться под усвоение волн другой длины из спектра. Так заработал фотосинтез.

Древние микроорганизмы были способны к фотосинтезу – ученые

Эта стратегия оказалась успешной, поскольку не просто давала энергию поколениям бактерий, но и имела кислород как побочный продукт жизнедеятельности. Как следствие, постепенно это изменило атмосферу планеты. Она стала многоуровневой, способной рассеивать коротковолновой синий свет. Моря и океаны отражают его от неба, поэтому тоже кажутся нам голубыми, синими или бирюзовыми.

Живой мир благодаря воздуху развивался и усложнялся. Первыми животными на Земле могли быть медузы или губки. Недавно благодаря открытию ученых из Массачусетского технологического института стало известно, что губки появились 541 миллион лет назад, склонив чашу весов в пользу этих животных.