Je li ljubičasta ‘nova boja’ izvanzemaljskog života?

Od kućnih biljaka i vrtova do širokih polja i gustih šuma, zelena je boja koju najčešće povezujemo sa životom na površini Zemlje, gdje su uvjeti omogućili evoluciju organizama koji izvode fotosintezu s kisikom koristeći zeleni pigment klorofil A. Međutim, planet sličan Zemlji, koji orbitira oko druge zvijezde, mogao bi biti vrlo različit, potencijalno prekriven bakterijama koje primaju malo ili nimalo vidljive svjetlosti ili kisika, slično nekim okruženjima na Zemlji, i umjesto toga koriste nevidljivo infracrveno zračenje za obavljanje fotosinteze. Umjesto zelene, takve bakterije na Zemlji sadrže ljubičaste pigmente, a planeti na kojima one dominiraju proizvodili bi karakterističan “svjetlosni otisak” koji bi mogli detektirati teleskopi nove generacije na Zemlji i u svemiru, izvijestili su znanstvenici s Sveučilišta Cornell u novom istraživanju.

“Ljubičaste bakterije mogu uspijevati u širokom spektru uvjeta, što ih čini jednim od glavnih kandidata za život koji bi mogao prevladavati na raznim planetima,” izjavila je Lígia Fonseca Coelho, postdoktorska suradnica na Institutu Carl Sagan (CSI) i glavna autorica studije objavljene u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Nužno je razviti bazu podataka za indikatore života kako bismo osigurali da naši teleskopi ne propuste znakove života, čak i ako ne izgleda točno kao onaj s kojim se svakodnevno susrećemo,” dodala je suautorica Lisa Kaltenegger, direktorica CSI-a i izvanredna profesorica astronomije na Fakultetu umjetnosti i znanosti.

Više od 5500 egzoplaneta

Astronomi su do danas potvrdili postojanje više od 5500 egzoplaneta, uključujući više od 30 koje bi mogle biti slične Zemlji. Planirani opservatoriji, kao što su Vrlo veliki teleskop i Habitable Worlds Observatory, istraživat će kemijski sastav ovih svjetova unutar njihovih zona nastanjivosti—gdje uvjeti dopuštaju postojanje tekuće vode na površini—i provoditi analize njihovih sastava. Koristeći život na Zemlji kao model, multidisciplinarni tim znanstvenika s Instituta Carl Sagan (CSI), među kojima su i William Philpot, profesor emeritus na Školi za građevinsko i okolišno inženjerstvo na Cornellu, te Stephen Zinder, profesor emeritus mikrobiologije na Fakultetu poljoprivrede i životnih znanosti, razvija katalog boja i kemijskih potpisa različitih organizama i minerala. Ove bi informacije mogle biti vidljive u reflektiranom svjetlu s egzoplaneta. U sklopu ovog istraživanja, Coelho je prikupila i uzgojila uzorke više od 20 vrsta ljubičastih sumpornih i neljubičastih sumpornih bakterija koje se mogu naći u različitim staništima, uključujući plićake, obale i močvare, kao i dubokomorske hidrotermalne izvore.

Zinder i Coelho su uzeli neke uzorke iz ribnjaka na kampusu Sveučilišta Cornell, dok je Coelho tijekom ljetnog tečaja o mikrobiološkoj raznolikosti 2023. u Morskom biološkom laboratoriju u Woods Holeu prikupljala druge uzorke iz voda kod Cape Coda. Dodatni uzorci potječu iz laboratorijskih kultura koje održavaju suradnici s Odsjeka za biljnu i mikrobiološku biologiju Sveučilišta u Minnesoti, izvanredna profesorica Trinity Hamilton i doktorski student Taylor Price. Ono što se kolektivno naziva ljubičastim bakterijama zapravo uključuje širok raspon boja, poput žute, narančaste, smeđe i crvene, zbog pigmenata sličnih onima koji rajčicama daju crvenu boju i mrkvama narančastu. Te bakterije koriste jednostavnije sustave fotosinteze koji rade na svjetlosti niske energije, crvenoj ili infracrvenoj, koristeći oblike klorofila koji apsorbiraju infracrveno svjetlo i ne proizvode kisik.

Biopotpisi ljubičastih bakterija

Istraživači sugeriraju da su ljubičaste bakterije vjerojatno dominirale na ranoj Zemlji prije razvoja biljne fotosinteze i da bi mogle biti idealno prilagođene planetima koji kruže oko hladnijih crvenih patuljaka, koji su najčešći tip zvijezda u našoj galaksiji. “Ove bakterije već uspješno naseljavaju specifične ekološke niše na Zemlji,” objasnila je Coelho. “Bez konkurencije zelenih biljaka, algi i drugih bakterija, crveno svjetlo zvijezde moglo bi im pružiti idealne uvjete za fotosintezu.” Nakon analize biopigmenata i svjetlosnih otisaka ljubičastih bakterija, znanstvenici su razvili modele planeta sličnih Zemlji s različitim atmosferskim uvjetima. U tim modeliranim okruženjima, kako navodi Coelho, ljubičaste bakterije—i u vlažnim i u suhim uvjetima—proizvele su jasno vidljive, intenzivno obojene biopotpise.

“Ljubičaste bakterije koje napreduju na površini Zemlje prekrivene ledom, oceanskog svijeta, ili ‘snježne kugle’ Zemlje, kao i na suvremenim planetima koji orbitiraju oko hladnijih zvijezda, sada su unutar dosega naših istraživačkih alata,” istaknula je Coelho. Otkriće slabog ljubičastog sjaja u drugom Sunčevom sustavu potaknulo bi detaljna promatranja takvog planeta kako bi se eliminirali drugi mogući izvori boja, poput šarenih minerala, što je također dio kataloga CSI-a. Kaltenegger, autorica nadolazeće knjige “Alien Earths: The New Science of Planet Hunting in the Cosmos,” naglašava koliko je teško otkriti život sadašnjom tehnologijom te da bi pronalazak čak i jednostaničnih organizama na jednom mjestu implicirao da je život široko rasprostranjen u svemiru. To bi radikalno promijenilo naš pristup vječnom pitanju: Jesmo li sami u svemiru? “Tek počinjemo otkrivati ove nevjerojatne svjetove oko nas,” rekla je Kaltenegger. “Sposobnost ljubičastih bakterija da prežive i prosperiraju u različitim uvjetima sugerira da bi ljubičasta na mnogim planetima mogla postati nova zelena.