Microbii antici ne pot ajuta să găsim forme de viață extraterestră. Ce au descoperit cercetătorii?

Cu ajutorul proteinelor care captează lumina din microbii vii, oamenii de știință au reconstituit cum era viața unora dintre cele mai vechi organisme de pe Pământ. Aceste eforturi ne-ar putea ajuta să recunoaștem semne de viață pe alte planete, ale căror atmosfere ar putea semăna mai mult cu planeta noastră pre-oxigenată.

Primele ființe vii, inclusiv bacteriile și organismele unicelulare numite archaea, locuiau pe o planetă în principal oceanică, fără un strat de ozon care să le protejeze de radiațiile solare. Acești microbi au dezvoltat rodopsine – proteine cu o capacitate de a transforma lumina solară în energie, folosindu-le pentru a alimenta procesele celulare.

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

„Pe Pământul timpuriu, este posibil ca energia să fi fost foarte puțină. Bacteriile și archaea și-au dat seama cum să folosească energia abundentă de la Soare fără biomoleculele complexe necesare pentru fotosinteză”, a declarat astrobiologul Edward Schwieterman de la UC Riverside, care este co-autor al unui studiu care descrie cercetarea.

Rodopsinele sunt înrudite cu bastonașele și conurile din ochii umani care ne permit să distingem lumina de întuneric și să vedem culorile. De asemenea, ele sunt larg răspândite în rândul organismelor moderne și în diverse medii.

Cum era viața unora dintre cele mai vechi organisme de pe Pământ?

Cu ajutorul învățării automate, echipa de cercetători a analizat secvențele de proteine rodopsină din întreaga lume și a urmărit modul în care acestea au evoluat de-a lungul timpului. Apoi, au creat un tip de arbore genealogic care le-a permis să reconstruiască rodopsinele de acum 2,5 până la 4 miliarde de ani și condițiile existente atunci.

Descoperirile lor sunt detaliate într-un articol publicat în revista Molecular Biology and Evolution. „Viața, așa cum o cunoaștem, este atât o expresie a condițiilor de pe planeta noastră, cât și a vieții în sine. Am resuscitat secvențe de ADN vechi ale unei molecule, iar acest lucru ne-a permis să facem legătura cu biologia și mediul din trecut”, a declarat astrobiologul de la Universitatea Wisconsin-Madison și conducătorul studiului, Betul Kacar.

Rodopsinele moderne absorb lumina albastră, verde, galbenă și portocalie și pot apărea roz, violet sau roșu în virtutea luminii pe care nu o absorb sau a pigmenților complementari.

„Pământul timpuriu, un mediu străin în comparație cu lumea noastră de astăzi”

Cu toate acestea, conform reconstrucțiilor echipei, rodopsinele antice erau reglate pentru a absorbi în principal lumina albastră și verde.

Deoarece Pământul antic nu avea încă avantajul unui strat de ozon, echipa de cercetare teoretizează că microbii vechi de miliarde de ani trăiau la mulți metri adâncime în coloana de apă pentru a se proteja de radiațiile intense de la suprafață. Lumina albastră și verde pătrunde cel mai bine în apă, așa că este probabil ca primele rodopsine să fi absorbit în primul rând aceste culori, scrie Phys.org.

După Marele Eveniment de Oxidare, în urmă cu mai bine de 2 miliarde de ani, atmosfera Pământului a început să cunoască o creștere a cantității de oxigen. Cu oxigen și ozon suplimentare în atmosferă, rodopsinele au evoluat pentru a absorbi culori suplimentare de lumină.

În prezent, rodopsinele sunt capabile să absoarbă culori de lumină pe care pigmenții din plante nu le pot absorbi. Deși reprezintă mecanisme de captare a luminii complet independente și fără legătură între ele, absorb zone complementare ale spectrului.

Mergând mai departe, echipa speră să resusciteze rodopsine în laborator folosind tehnici de biologie sintetică.

Istoria vieții și secretele ei

„Analizăm ADN-ul străvechi în interiorul genomurilor moderne și reprogramăm gândacii pentru a se comporta așa cum credem noi că se comportau acum milioane de ani. Rodopsina este un candidat excelent pentru studiile de laborator privind călătoriile în timp”, a declarat Kacar.

Deoarece alte semne de viață din trecutul geologic profund trebuie să fie conservate fizic și doar unele molecule se pretează la conservarea pe termen lung, există multe aspecte ale istoriei vieții care nu au fost accesibile cercetătorilor până acum.

„Studiul nostru demonstrează pentru prima dată că istoriile comportamentale ale enzimelor se pretează la reconstrucția evolutivă în moduri în care biosemnăturile moleculare convenționale nu se pretează”, a declarat Kacar.

De asemenea, echipa speră să ia ceea ce a învățat despre comportamentul organismelor timpurii de pe Pământ și să o folosească pentru a căuta pe cer semne de viață pe alte planete.

„Pământul timpuriu este un mediu străin în comparație cu lumea noastră de astăzi. Înțelegerea modului în care organismele de aici s-au schimbat în timp și în medii diferite ne va învăța lucruri cruciale despre cum să căutăm și să recunoaștem viața în alte părți”, a declarat Schwieterman.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cheia pentru viața dincolo de Pământ? Dinamica lumilor oceanice ar putea fi controlată de rotația lor

Cum a apărut viața pe Pământ? Un element cheie s-ar fi format în norii de praf cosmic înainte de a ajunge pe Terra

Cercetătorii cred că au găsit proteinele responsabile pentru viața de pe Pământ

Ce ne poate spune creșterea nivelului de oxigen pe Pământul timpuriu despre viața pe alte planete?