La fotosíntesis-la recolección de la luz solar para producir energía-es el último controlador de prácticamente toda la vida en la superficie de nuestro planeta.
La mayoría de las criaturas fotosintéticas se basan en la luz óptica, el tipo que vemos, para activar su maquinaria biológica. Sin embargo, algunos pueden hacer uso de la luz infrarroja de baja energía (e invisible a nuestros ojos). Y en el caso de un tipo de bacterias descubiertas hace años, en el fondo bajo el agua cerca de un respiradero hidrotérmico, esta luz no tiene por qué incluso vienen del sol.
Un nuevo estudio explora las posibilidades de la vida fotosintética de persistir en tales condiciones sol-hambrientos. La investigación tiene como objetivo arrojar luz, por así decirlo, en cómo los organismos podrían vivir de las emisiones infrarrojas oscuras de respiraderos hidrotermales en mundos alienígenas. Tentadoramente, estos respiraderos se teorizan que existe bajo la superficie de Júpiter cubierta de hielo, oceánicos luna Europa. [Vea las fotos de Europa]
“Cuando nos dimos cuenta de bacterias que utilizan luz infrarroja para la fotosíntesis, sentimos mucha curiosidad por comprobar el potencial fotosintético con esta luz, porque esta es una medida de si la vida podría desarrollarse alrededor de los respiraderos hidrotermales,” dijo Rolando Cárdenas, físico de la Universidad Central ” Marta Abreu “de Las Villas en Santa Clara, Cuba y coautor del artículo publicado en la edición de mayo de Astrofísica y Ciencias del Espacio.
Los nuevos hallazgos sugieren que la vida fotosintética como la conocemos sería muy difícil para prosperar dada la pequeña cantidad de luz disponible en entornos de respiraderos hidrotermales. Pero los organismos que podrían hacer uso de la luz infrarroja de baja energía podrían encontrarse con un montón de salir adelante en circunstancias sin sol.
Las bacterias verdes del azufre
La vida florece en la oscuridad profunda
En los océanos, los respiraderos hidrotermales se forman cerca de los volcanes submarinos donde las placas tectónicas se están separando en las dorsales oceánicas. Magma caliente que burbujea para arriba en los recalentamientos fondos marinos que pasan agua que luego arroja fuera del fondo del océano, cargados de minerales. Los minerales se precipitan fuera de la columna, la construcción de estructuras de chimenea conocidas como fumarolas negras.
A pesar de estos respiraderos hidrotermales de aguas profundas no suenan como lugares especialmente hospitalarios, las olas hirvientes son en realidad puntos calientes biológicos.
Hay varios tipos de bacterias cenar en los materiales como el hierro, sulfuro de hidrógeno y amoníaco eructaban a cabo por los orificios de ventilación. Estas bacterias, a su vez apoyan ecosistemas enteros alrededor de fumarolas negras, lo más famoso posible que se caracterizan por los gusanos de tubo, pero también el hogar de los caracoles extraños, cangrejos y mucho más.
Hace ocho años, los investigadores dirigidos por J. Thomas Beatty de la Universidad de British Columbia descubrieron una bacteria respiradero hidrotermal cuyo sustento se requiere algo más que atrapar químicos respiradero de agua. La bacteria, identificado como perteneciente a la familia verde azufre, necesita luz con el fin de obtener energía a través de una reacción química con el azufre. Esta especie de bacterias verdes de azufre, sin embargo, se encuentran en aguas de 2.400 metros (7.875 pies) de profundidad en el Océano Pacífico, frente a las costas de México. Los fotones de la luz del sol no puede transmitir hasta mucho más allá de unos 200 metros (660 pies) de la columna de agua antes de ser completamente absorbido. Por lo tanto, la bacteria debe utilizar la parte miserable de la luz geotérmica generada por fuentes hidrotermales para sobrevivir. Esta luz geotérmica se emite cuando las aguas erupción sobrecalentada enfriar rápidamente en el entorno, el medio ambiente acuático fondo del mar-apenas por encima del punto de congelación.
La especie bacteriana posee una estructura de antena-como que le permite capturar de manera eficiente la luz. “Es el único ejemplo de un organismo encontrado que se cree que vivir de la luz geotérmica”, dijo Robert Blankenship, un profesor de biología y química en la Universidad de Washington en St. Louis, que estuvo involucrado en el estudio de 2005. “El organismo utiliza un complejo antena gigante que le permite vivir muy bajo condiciones de poca luz, se trata del mejor candidato que podría llegar a por vivir fuera de un respiradero hidrotérmico mediante la absorción de fotones.”
Siga la luz
El estudio de los fuertes, la vida privados de sol en las zonas remotas, como las fuentes hidrotermales es por desgracia un esfuerzo-el complicado y costoso bacteria en cuestión no ha sido re-aislado desde entonces. El nuevo estudio de Cárdenas y sus colegas por lo tanto se convierte en un modelo matemático para evaluar el potencial fotosintético alrededor de los orificios de ventilación.
Los investigadores comenzaron con un orificio de ventilación concepto que emite una cantidad similar de luz como los descritos en el documento de Beatty. Una cantidad insignificante de esta luz viene en forma de longitudes de onda ópticas de alta energía, y más del noventa y nueve por ciento de la luz natural en vez corrientes adelante como la luz infrarroja de baja energía. [Vida Extrema en la Tierra: 8 Criaturas extrañas]
“Los fotones de alta energía no contribuyen de manera significativa a la energía-cosecha del presupuesto general para los organismos fotosintéticos de aguas profundas”, dijo el co-autor del papel Osmel Martin Gonzalez, también de Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas.
El equipo de investigación conectado ecuaciones que describen las tasas de fotosíntesis de fitoplancton aguas superficiales, pellizcar, porque la luz ultravioleta que pueden dañar el plancton, y por tanto obstaculizar la fotosíntesis, no alcanza profundidades oceánicas. Una gama de niveles de irradiación fue el modelo, así como la temperatura del agua que comprende aproximadamente los 390 grados Fahrenheit (200 grados Celsius) a alrededor de 750 grados Fahrenheit (400 grados Celsius), consistente con efusiones fumador negro.
No es una vida fácil
En general, las tasas de fotosíntesis calculados para infrarrojos criaturas captadores de luz no eran muy altas, lo que significa que relativamente poca energía utilizable era extraíble de las emisiones del respiradero hidrotermal.
Los resultados de esta manera concuerda con la Beatty y Blankenship encontrar en que la bacteria verde del azufre no parecía ser un miembro dominante de su comunidad o de una especie particularmente robustos. “Los organismos que encontramos en las rejillas de la Tierra, estoy convencido de que estaban pendientes de sus uñas y sólo chillando a la vida”, dijo Blankenship.
De hecho, para la vida extraterrestre subterránea o sumergida sacar suficiente energía a través de la fotosíntesis infrarroja puede requerir fundamentalmente diferentes medios, o por lo menos una expansión significativa de las longitudes de onda que se sabe utilizar.
Cárdenas y sus colegas empujaron el sobre al considerar organismos hipotéticos que podrían absorber la luz con una longitud de onda mientras 1.300 nanómetros (mil millonésimas de metro). Esa longitud de onda es mucho más largo (y por lo tanto con menos energía) que la luz que las especies terrestres se pueden acomodar. El rango del infrarrojo se considera comenzar en 700 nanómetros, y los organismos han documentado cosechar esta luz invisible a cerca de 1.000 nanómetros, dijo Blankenship.
Sin embargo, Cárdenas dijo que en ir un poco más allá de la biología terrestre, que piensa que los microbios fotosintéticos podrían manejar la vida con la luz de las fuentes hidrotermales submarinas. “Incluso con la fotosíntesis sólo hasta 1100 nanómetros, las bacterias verdes del azufre podrían hacer la fotosíntesis, en cierta medida, en un ambiente similar en Europa o en otros cuerpos planetarios”, dijo Cárdenas.
Blankenship es un poco más escéptico. Señaló que el agua alrededor de los respiraderos hidrotermales probablemente absorberá gran parte de la luz infrarroja disponible, dejando sólo un parche muy estrecha de bienes raíces para las criaturas fotosintéticas a ocupar, y que pondría peligrosamente cerca de la propia agua sobrecalentado. [6 La mayoría de los lugares de vida extraterrestre en el Sistema Solar (Cuenta atrás)]
“La cantidad de luz que sale de las rejillas de ventilación, al menos aquí en la Tierra es muy, muy bajo”, dijo Blankenship. “Sin embargo, siempre es bueno pensar en estas cosas.”
Bajo el hielo Europan
En este punto, las características de los respiraderos hidrotermales en Europa y su calor auxiliar y salida de luz son pura especulación. “Los modelos detallados internos de Europa están siendo objeto de cierta controversia”, dijo Cárdenas.
Europa tiene una gruesa capa de hielo que los científicos están bastante seguros cubre un océano líquido mantenido por flexión de la marea ya que la gravedad de Júpiter aplasta y comprime la luna. Esta flexión también podría estimular procesos de tectónica-como en el manto de Europa, lo que lleva a las fuentes hidrotermales en el suelo de su océano subterráneo.
“Si eso es cierto”, dijo Cárdenas, “entonces podemos esperar que las fuentes hidrotermales allí y-por qué no, las formas de vida que dependen de principios similares a los de las fuentes hidrotermales de la Tierra.”
Por ahora, la fotosíntesis infrarroja como medio único o complementario de la producción de energía por microbios extraterrestres alrededor de los respiraderos hidrotermales alienígenas parece una posibilidad remota, el uso de minerales, tal como se practica con gran éxito en nuestros abismos oceánicos, tiene más sentido. Por otra parte, nadie había esperado encontrar una abundancia de vida lleno alrededor de fumarolas negras cuando fueron descubiertos en 1977.
“La vida no parecen encontrar un camino”, dijo Cárdenas. “Esperamos poder seguir estudiando la fotosíntesis infrarroja y sus implicaciones para la vida en hábitats terrestres menos convencional.”
Esta historia fue proporcionada por Astrobiology Magazine, una publicación en Internet patrocinado por el programa de astrobiología de la NASA.
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