Oceani na Zemlji nekoć su bili zeleni

Gotovo tri četvrtine Zemlje prekriveno je oceanima, zbog čega planet iz svemira izgleda poput blijedoplave točke. No japanski istraživači sa Sveučilišta u Nagoyi i još nekoliko japanskih sveučilišta, u studiji objavljenoj u časopisu Nature Ecology & Evolution, dokazali su da su oceani nekoć bili zeleni.

U novoj studiji istraživači navode da su cijanobakterije izazvale veliki oksidacijski događaj prije otprilike 2,4 milijarde godina, vjerojatno potaknuvši porast aerobne bioraznolikosti.

Dok su klorofili univerzalni pigmenti koje koriste svi fototrofni organizmi, cijanobakterije koriste dodatne pigmente zvane fikobilini, za svoje antene za sakupljanje svjetla, fikobilisome, za apsorbiranje svjetlosne energije na komplementarnim valnim duljinama u odnosu na klorofile.

Unatoč tome, enigma ostaje: zašto su cijanobakterije trebale fikobilizome? Istraživači su numeričkim simulacijama pokazali da je spektar podvodne svjetlosti tijekom arhejske ere vjerojatno bio pretežno zelen zbog oksidiranih Fe(III) taloga.

Okoline zelenog svjetla, koje su vjerojatno oblikovali fotosintetski organizmi, možda su usmjerile vlastitu fotosintetsku evoluciju. Genetski inženjering postojećih cijanobakterija, simulirajući prošlu prirodnu selekciju, sugerira da su cijanobakterije koje su stekle fikobilin specijaliziran za zeleno, nazvan fikoeritrobilin, mogle cvjetati u okruženjima zelenog svjetla.

Filogenetske analize pokazuju da je zajednički predak modernih cijanobakterija prihvatio sve ključne komponente fikobilisoma kako bi uspostavio zamršeni mehanizam prijenosa energije prema klorofilima koristeći zeleno svjetlo i tako stekao snažnu selektivnu prednost u uvjetima zelenog svjetla.

Otkrića naglašavaju koevolucijski odnos između fototrofa kisika i svjetlosnih okruženja koji su definirali vodeni krajolik Arhejske Zemlje i predviđaju zelenu boju kao znak jasnog evolucijskog stupnja naseljenih planeta.

Promjene u kemiji oceana bile su postupne. Arhejsko razdoblje trajalo je 1,5 milijardi godina, što je više od polovice Zemljine povijesti. Usporedbe radi, cjelokupna povijest nastanka i evolucije složenog života predstavlja otprilike jednu osminu Zemljine povijesti.

Gotovo je sigurno da se boja oceana postupno mijenjala tijekom tog razdoblja i potencijalno oscilirala. To bi moglo objasniti zašto su modrozelene alge razvile oba oblika fotosintetskih pigmenata. Klorofil je najbolji za bijelu svjetlost, a to je vrsta sunčeve svjetlosti kakvu danas imamo. Iskorištavanje zelenog i bijelog svjetla bila bi evolucijska prednost.

Kako naše sunce stari, prvo će postati svjetlije što će dovesti do povećanog površinskog isparavanja i intenzivnog UV svjetla. To može pogodovati ljubičastim sumpornim bakterijama koje žive u dubokim vodama bez kisika.

To će dovesti do više ljubičastih, smeđih ili zelenih nijansi u obalnim ili stratificiranim područjima, s manje duboke plave boje u vodi kako fitoplankton opada. Na kraju, oceani će potpuno ispariti kako se sunce bude širilo i obuhvatilo orbitu Zemlje.

U geološkim vremenskim okvirima ništa nije trajno i stoga su promjene u boji naših oceana neizbježne.

Ovo istraživanje također sugerira da bismo potragu za životom u svemiru trebali proširiti i na planete drugih boja.