Archivo diario: octubre 8, 2009

Plantas verdes en un planeta que fue púrpura

¿Por qué las plantas son verdes? Responder a esta pregunta diciendo «por la clorofila» sólo le pasa el problema a esta. En efecto las plantas poseen grandes cantidades de clorofila la cual no absorbe el color verde y por ende las plantas son de este color. Pero la pregunta clave es ¿por qué las plantas descartan la luz verde como fuente de energía? 

 

Espectro de absorción de la clorofila a (verde) y b (rojo). Fuente wikipedia)

Espectro de absorción de la clorofila a (verde) y b (rojo). Fuente wikipedia

 

 

El verde y amarillo son los más intensos entre los colores del espectro que llegan a la Tierra, No me meteré en el resto de longitudes del espectro no visible, ya que básicamente las ultravioletas son dañinas para el DNA y las infrarojas carecen de energía suficiente . Por ello cobraría sentido que las plantas hubieran desarrollado moléculas destinadas a absorber dichos colores en vez de la clorofila que absorbe longitudes de onda menos abundantes como el azul y el rojo. Una posible respuesta sería que no existen materiales disponibles en la naturaleza para adquirir energía de forma eficiente de la luz verde y amarilla. Para averiguarlo debemos entender como funciona la clorofila en las plantas, algas y en algunas cyanobacterias.

Explicar en detalle como se transforma la energía de la luz en alimento sería demasiado extenso. La versión corta es que la clorofila canaliza la luz azul hacia un centro (fotosistema II) que hidroliza el agua en oxigeno, protones y electrones; la luz roja, menos energética, es canalizada a otro centro (fotosistema I) que utiliza los electrones y parte de los protones para empaquetar químicamente esa energía en moléculas (NADPH, además del ATP que se forma con el resto de protones). Estas moléculas será las que permitan a la planta utilizar el CO2 para producir glucosa. Es un proceso muy sofisticado donde la energía de cada longitud de onda absorbida juega un papel fundamental por lo que no sonaría descabellado pensar que es la configuración óptima (más detalles en Wikipedia).

Esquema de la fotosíntesis. Se pueden apreciar los saltos energéticos durante el proceso

Esquema de la fotosíntesis. Se pueden apreciar los saltos energéticos durante el proceso

¿Existe algún sistema eficaz para absorber y utilizar de forma eficaz la energía proveniente de la luz verde y amarilla? La respuesta es afirmativa y nos acerca a la explicación más plausible al problema que hemos planteado. Las bacterias púrpuras utilizan pigmentos que absorben las longitudes de onda más abundantes como fuente de energía y desechan el azul y el rojo dándole a esas bacterias su característico color púrpura(ver espectros, retinal es el pigmento de la bacteria). Estas bacterias pueden encontrarse en ambientes extremos como geysers o lagos muy salados. No parecen una dura competencia, pero eso es ahora.

 

Este podría ser el aspecto de la Tierra bajo el dominio de las bacterias púrpuras.

Este podría ser el aspecto de la Tierra bajo el dominio de las bacterias púrpuras.

 

 

Por lo que sabemos, hace cientos de millones de años las bacterias púrpuras dominaban la tierra cuando las algas aparecieron, es bastante plausible que nuestro planeta azul fuera más bien púrpura por aquel entonces (Nota: esto es, de momento, sólo una hipótesis basada en el dominio de las bacterias púrpuras mucho antes de que apareciera el oxígeno). Las cyanobacterias (que son bacterias  verdeazuladas o verdes, precursoras de las algas),  y tras ellas las algas, evolucionaron y sobrevivieron en ese ambiente utilizando el nicho que las bacterias púrpuras les habían dejado, las únicas longitudes de onda útiles que las bacterias púrpuras no estaban aprovechando. Como el alumno que supera al maestro las cianobacterias, algas (y finalmente las plantas) acabaron desplazando a las bacterias púrpuras. La clave sería el oxígeno que desprenden cianobacterias, algas y plantas, esencial para nosotros pero muy dañino hace cientos de millones de años para todo ser viviente en la Tierra.

Actualización: en los comentarios de Menéame comentan un par de hipótesis diferentes que os copio tal cual: «es posible que las plantas eligieran devolver el verde ya que es el pico de emisión de luz solar (sí, nuestro querido sol no es amarillo, sino verde, sólo que lo vemos blancoamarillento por la mezcla de colores resultante. Por eso no existen estrellas verdes, sino blancas). Esto permitiría a las plantas no quemarse por acción de la luz solar. Cuando las temperaturas y la radiación solar va bajando, las plantas se van volviendo… adivinemos… ¡rojas! Esto aumenta la eficiencia de absorción en los verdes y amarillos, usando otros pigmentos diferentes que salen a luz al degradarse la clorofila. Otra explicación tiene que ver más bien con el hecho de que las plantas surgieron bajo el agua. Allí la absorción en colores ultravioletas al verde es bastante mala, con lo cual empezaron con el rojo, que es la que llegaba a suficiente profunidad. A medida que iban ascendiendo, trasladaron (o complementaron) su pico al azul, dejando el de en medio como una especie de «eslabón perdido».»

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