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| Fotosíntesis en torno a otros soles Alberto González Fairén |
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 l agua
es esencial para la vida que existe en la Tierra, de tal forma que
la búsqueda de vida en otros planetas se ha centrado en la
localización de agua líquida. Pero las mismas propiedades
que hacen que el agua sea esencial para los organismos terrestres
pueden restringir el rango de actividades que pueden desarrollar los
seres vivos. Por ejemplo, la absorción de radiación
electromagnética por el agua y por los gases de la atmósfera
depende de la longitud de onda de la radiación incidente. El
hecho de que el agua absorba la radiación electromagnética
solar genera patrones que restringen, o incluso eliminan, el papel
de la radiación como fuente de energía para la fotosíntesis.
La ausencia de radiación solar en las profundidades de lagos
y océanos se conoce desde hace tiempo, así como los
límites de la vida fotosintética en profundidad derivados
de tal carencia de luz. La vida basada en la fotosíntesis queda
restringida, por tanto, a la superficie de los continentes y a profundidades
de unas pocas docenas de metros en las masas de agua, en el mejor
de los casos. Los organismos que producen oxígeno a partir
del agua (una reacción altamente energética conocida
como fotosíntesis oxigénica) solamente pueden usar longitudes
de onda más cortas que los que no producen oxígeno (fotosíntesis
anoxigénica, Figura 1). Esto es así a pesar de que la
fotosíntesis oxigénica se desarrolla mediante dos reacciones
en serie, mientras que la anoxigénica es una reacción
de un solo paso. |
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| El estudio de estas propiedades, recientemente completado por el equipo de Nancy Kiang, del Instituto Goddard de NASA, ha ayudado a comprender los patrones de pigmentación y de distribución de los organismos fotosintéticos en la Tierra (Figura 2), así como a proponer modelos en otros planetas similares a la Tierra situados en otros sistemas estelares. El análisis del equipo de Kiang ha tenido en cuenta la diversidad de los organismos fotosintéticos, y han propuesto límites para la evolución de los pigmentos que absorben y transforman la radiación. Dos de ellos son la longitud de onda del fotón incidente y la máxima longitud de onda que provee suficiente energía por fotón como para provocar la reacción fotoquímica requerida (la transformación de la energía del fotón en energía química). De su análisis se desprende que los ciclos fotoquímicos que pueden tener lugar, y la pigmentación de los propios organismos, dependen en gran medida de la absorción de la radiación solar por las moléculas de agua en la atmósfera o en los lagos o mares. | |||||||
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| En un estudio relacionado, el grupo de Maayke Stomp,
de la Universidad de Amsterdam, ha destacado la absorción fotónica
de las propias masas de agua. Su análisis se ha concentrado
en el estudio de organismos fotosintéticos que habitan en diferentes
cuerpos de agua líquida, cuyas propiedades de atenuación
fotónica difieren debido al material disuelto y/o en suspensión
presente en cada caso. Además, han examinado los detalles del
proceso de absorción fotónica por parte del agua en
el espectro visible e infrarrojo, definiendo nichos espectrales para
diferentes organismos fotosintéticos en distintos hábitats
acuáticos. Sus conclusiones abren nuevas perspectivas en el
estudio de la diferenciación de nichos, así como en
la coexistencia de especies que absorben luz a diferentes longitudes
de onda. Las restricciones que imponen tales análisis para los seres vivos de la Tierra han llevado a plantear posibles límites en la pigmentación de organismos fotosintéticos en planetas orbitando en torno a otras estrellas. En la Tierra, las plantas absorben la luz azul porque es altamente energética, y la luz roja porque es la que emite preferentemente el Sol, y por tanto es la más disponible. Al reflejar la luz verde, también emitida en abundancia por el Sol pero menos energética que la azul y menos rica en fotones que la roja, es éste el color de la vida fotosintética de la Tierra. Sin embargo, la situación podría ser diferente en otros planetas, donde predominaran otros colores del espectro electromagnético (Figura 3). En tales mundos, la radiación en el rojo podría no ser tan abundante, y la biomasa fotosintética tendría color rojo. Es posible, por tanto, que los colores dominantes para la fotosíntesis en el Universo sean el amarillo, el naranja o incluso el rojo, aunque por supuesto no se puede descartar el verde. El menos probable, evidentemente, es el azul. Este resultado presenta inmediatas implicaciones para la detección remota de tales pigmentos mediante espectroscopía, que permitiría detectar planetas habitados por formas vivas de una forma novedosa, añadida a la tradicional búsqueda de oxígeno u ozono atmosféricos. |
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| Las enanas rojas, por ejemplo, emiten únicamente una fracción de la luz visible que emite el Sol, y por lo tanto la posible biomasa en planetas en torno a tales estrellas tendería a absorber toda la luz posible, sin reflejar nada de radiación. Por lo tanto, el color de tal biomasa sería el negro. Los planetas en órbita de estrellas del tipo espectral M se han propuesto comúnmente como lugares donde la vida puede existir, debido a la abundancia de tales estrellas en nuestro entorno cósmico y a su longevidad. Los posibles organismos fotosintéticos que habitaran un planeta tipo Tierra orbitando en torno a una estrella de tipo M recibirían una dosis de radiación estelar con un flujo fotónico máximo en el espectro infrarrojo. Por lo tanto, los fotones tendrían una energía media mucho menor que los que recibe la Tierra, y en consecuencia se produciría una absorción mucho mayor por parte de las moléculas de agua en la atmósfera o en los posibles océanos. La fotosíntesis oxigénica sería posible en cualquier caso, aunque con problemas energéticos para reducir el CO2 con electrones procedentes del agua y para producir oxígeno. Por lo tanto, la fotosíntesis oxigénica podría requerir más de dos reacciones acopladas en planetas orbitando estrellas M. Por otro lado, en un planeta de este tipo, los pigmentos fotosintéticos tendrían que absorber energía a longitudes de onda mucho mayores. | |||||||
| San Francisco (California), EEUU, 09 de Agosto de 2007. |
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