En las aguas de Iwo Jima, una isla volcánica del archipiélago Satsuma de Japón, el mar tiene un distintivo tono verde. No es solo un efecto de la luz, sino que se debe a partículas microscópicas de hierro oxidado, Fe(III), suspendidas en el agua. Y en este resplandor verdoso, florecen algas verdeazuladas.
A pesar de su nombre, las algas verdeazuladas no son algas en absoluto sino cianobacterias, antiguos microbios que captan la luz y que contribuyeron a la formación de la atmósfera terrestre. Estos pioneros microbianos estuvieron entre los primeros organismos en realizar la fotosíntesis utilizando luz solar y agua, liberando oxígeno en el proceso. Sus ancestros evolucionaron hace más de 2500 millones de años en un océano radicalmente diferente, rico en hierro disuelto.
En aquel entonces, los océanos estaban repletos de hierro ferroso (Fe(II)), y los primeros microbios fotosintéticos probablemente dependían de él como fuente de electrones para su metabolismo. Estas aguas ricas en hierro sentaron las bases para un cambio planetario fundamental. Ahora, un nuevo estudio dirigido por Taro Matsuo y sus colegas sugiere que los mares de la Tierra antigua no solo contenían hierro, sino que brillaban de color verde gracias a él.
La teoría del punto verde pálido
Carl Sagan llamó a la Tierra un “punto azul pálido“, pero antes de eso, pudo haber sido un punto verde pálido. Mucho antes de los bosques o los peces, los océanos de la Tierra estaban repletos de microbios. Entre ellos, los más destacados eran las cianobacterias, diminutas artífices de la fotosíntesis.
Mediante simulaciones numéricas basadas en la química del hierro, la física de partículas y modelos de penetración de la luz, el equipo de Matsuo reconstruyó la “ventana de luz” submarina de aquella época. Los resultados fueron sorprendentes. La luz que se filtraba a los hábitats de las cianobacterias era mayoritariamente verde. Alcanzaba un máximo de entre 500 y 600 nanómetros, longitudes de onda que la clorofila a el principal pigmento utilizado en la fotosíntesis, apenas absorbe.
Entonces, ¿cómo sobrevivieron las cianobacterias en un mundo donde la clorofila a no era adecuada para la luz disponible?
Hackearon el sistema… ¡con pigmentos!
A diferencia de las plantas, las cianobacterias no dependen únicamente de la clorofila. También construyen enormes estructuras proteicas llamadas ficobilisomas. Estas proteínas están repletas de pigmentos accesorios que actúan como canales de energía. Un pigmento en particular (ficoeritrobilina o PEB) absorbe la luz verde en particular.
Implicaciones para la Tierra y más allá
Para comprender por qué las cianobacterias desarrollaron este peculiar sistema, los investigadores modificaron genéticamente cepas modernas para imitar a sus ancestros. Añadieron genes productores de PEB a Synechococcus elongatus, una cianobacteria que no produce PEB de forma natural. Bajo luz verde, las células modificadas crecieron más rápido que sus contrapartes silvestres. En otras palabras, la evolución eligió el pigmento adecuado para la tarea. Las implicaciones se extienden mucho más allá de la Tierra.
Si los mares verdes propiciaron el surgimiento de la vida en la Tierra, entornos espectrales similares en planetas distantes podrían hacer lo mismo. En ausencia de oxígeno atmosférico, los planetas con océanos ricos en hierro podrían desarrollar la misma química de filtrado de luz. Estos mares verdes seleccionarían sutilmente microbios que desarrollarían pigmentos adaptados a ese espectro, tal como lo hicieron las cianobacterias primitivas. Las ficobilinas, en particular las PEB, no solo son idóneas para captar luz verde, sino que también facilitan la transferencia de energía a larga distancia, por lo que presentan ventajas evolutivas.
En otras palabras, un planeta no necesita ser un punto azul pálido para albergar vida. Un punto verde pálido, bañado por luz filtrada por hierro, podría ser igual de prometedor biológicamente. Las huellas espectrales de océanos verdes, detectables por futuros telescopios, podrían servir como biofirmas sutiles.
Los océanos de otros planetas también podrían tener otros colores. Los mares ricos en compuestos de azufre podrían adquirir una tonalidad amarilla o naranja, mientras que los océanos dominados por metano, como los de Titán, la luna de Saturno, podrían verse oscuros y aceitosos. Las altas concentraciones de ciertos minerales o pigmentos producidos por las comunidades microbianas también podrían teñir el agua de rojo, morado o incluso negro. De hecho, el cambio climático ya está modificando el color de los océanos de la Tierra.
En última instancia, el color de un océano no solo depende de los pigmentos que contiene: es un reflejo de la química, la biología y la luz que se filtra a través de la atmósfera de un planeta, lo que lo convierte en una pista potencial en la búsqueda de vida extraterrestre.
El estudio fue publicado en Nature Ecology & Evolution.
Fuente: ZME Science.