Vida vegetal de atmósfera alternativa

Sí, hay una alternativa.

Las plantas que usan clorofila deben, según mi leal saber y entender, tomar CO ₂ y sacar oxígeno. Así que la clorofila es un no-no. Afortunadamente, no todos los fotoautótrofos usan clorofila. Unos pocos usan una sustancia llamada bacterioclorofila (ver también aquí ). Aquí está su estructura:

^{Los átomos (vértices) no etiquetados son átomos de carbono.}

¡La bacterioclorofila se encuentra, como era de esperar, en las bacterias! Ciertas "bacterias verdes" contienen orgánulos llamados clorosomas . El proceso se ve así:

Algo de eso se puede entender a partir de la imagen; más detalles arrojan algo de luz al respecto (juego de palabras muy intencionado).

Se puede encontrar mucha mejor información aquí . El proceso fotosintético que involucra a la bacteriocloropila se puede resumir como:

La energía viaja primero a los "agregados cilíndricos de Bchl c y carotenoides" (1), desde el carotenoide hasta el clorosoma Bchl. Luego va a la placa base (2) de Bchl. De allí pasa a las proteínas antena (5) y finalmente al centro de reacción (6). Hay Bchl tanto en las proteínas antena como en el centro de reacción. ¿Esto hace que la segunda imagen desde arriba sea un poco más clara?

Los procesos que usan bacterioclorofila no usan dióxido de carbono, como lo hace la fotosíntesis normal.

Los procesos que usan bacterioclorofila son en realidad un subconjunto de procesos de fotosíntesis anoxigénica (ver también aquí ). La fotosíntesis anoxigénica no produce oxígeno (por lo tanto, "anoxigénica"). El agua no se utiliza como donante de electrones (una alternativa es H ₂ S). Este pdf tiene algunos diagramas muy informativos del proceso (páginas 6 y 7). Aquí hay uno (¡con las notas de otra persona en él!):

El gran problema con el uso de bacterioclorofila es que, según el conocimiento de los científicos, solo algunas bacterias la usan, no las plantas. Probablemente pueda eludir esto de alguna manera creando condiciones en las que la fotosíntesis normal (es decir, usando clorofila) no sea factible. Tal vez el H ₂ O no sea demasiado abundante, mientras que el H ₂ S sí lo es.

Toda la vida en el universo probablemente se basa en el carbono, por lo que cada planeta capaz de albergar vida necesitaría suficiente carbono en la atmósfera y/o el suelo para formar moléculas orgánicas. Escribí un breve trabajo sobre esto hace unos años: https://www.dropbox.com/s/aai21mjdlyyw9fv/SiBiochem.pdf?dl=0

Para resumir:

Necesitas basar tu bioquímica en un elemento con propiedades químicas similares a las del C (tetravalencia, hibridación orbital sp3, etc). Los únicos elementos con las mismas propiedades que C son los del grupo C, de los cuales Si es el siguiente más ligero. El problema con esto es que los silanos (compuestos Si-O) son todos sólidos, inflexibles y menos estables que sus moléculas orgánicas equivalentes, lo que los hace difíciles de usar como bloques de construcción (proteínas, lípidos, ADN, etc.) y difíciles de metabolizar. Los elementos más pesados ​​del grupo C sufren aún más este problema (y otros)

En cuanto al oxígeno, no sé si otro elemento podría reemplazarlo; vale la pena echar un vistazo en Internet o estudiar las propiedades de otros elementos en el grupo del oxígeno (¿o quizás en los grupos del boro y el nitrógeno?).

Si te limitas al oxígeno, hay muchas moléculas que podrían reemplazar a la clorofila. La hemoglobina tiene esencialmente la misma estructura molecular (las diferencias son que su núcleo es un átomo de hierro en lugar de un átomo de magnesio y que algunos de los nitrógenos están ubicados en diferentes lugares), por lo que creo que la hemoglobina podría usarse para la fotosíntesis (y la clorofila para el oxígeno). transporte en algún tipo de torrente sanguíneo modificado) bajo ciertas condiciones (quería estudiar este problema científicamente hace algún tiempo, pero nunca lo logré). Probablemente también puedas reemplazar el magnesio con algún otro átomo metálico y tener algo similar.

Sin embargo, es poco probable que puedas deshacerte de la dependencia del nitrógeno si te limitas a algo parecido a la clorofila.

Las propiedades ópticas de las moléculas similares a la clorofila pueden ser muy diferentes de las de la clorofila misma (por ejemplo, la hemoglobina dispersa la luz roja y absorbe la luz verde, mientras que la clorofila dispersa la luz verde y absorbe la luz azul y roja). Aparte de cualquier posible cambio estructural que puedan tener sus plantas sin clorofila, probablemente sean principalmente de algún color que no sea verde.