بابک خلیلی مرندی: اشکال حیات آغازین بر روی کره زمین ممکن است قادر بوده باشند با بکارگیریِ یک مولکول رنگدانه ارغوانی موسوم به رتینال که احتمالا قدمت تکاملی آن قبل از کلروفیل و فتوسنتز بوده، از نور خورشید انرژی متابولیک تولید کنند. اگر رتینال در سایر جهان ها تکامل یافته باشد،میتواند یک ردپای زیستیِ شاخص ایجاد نماید،چون نور سبز را به همان روشی جذب میکند که گیاهان در کره زمین نور آبی و قرمز را جذب میکنند. اتمسفر زمین همیشه دارای مقادیر قابل توجهی از اکسیژن نبوده. اتمسفر در دو میلیارد سال اولیه تاریخ این سیاره غنی از دی اکسید کربن و متان بود، اما در حدود ۲/۴ میلیارد سال پیش چیزی تغییر یافت:رویداد بزرگ اکسیژنی که در پی آن میزان فراوانیِ اکسیژنِ آزاد در جوِ سیاره ما بطور چشمگیری افزایش یافت. به نظر میرسد که علت این پدیده سیانوباکتری‌ها باشند که قادرند عمل فتوسنتز را با استفاده از یک رنگدانه سبز موسوم به کلروفیل انجام دهند. فتوسنتز عبارت است از تبدیل نور خورشید و دی اکسید کربن به انرژی متابولیکی جهت تولید قندهای مورد نیاز به منظور مراحل رشد و حیات و آزاد نمودن اکسیژن به عنوان یک فراورده پسماند (اضافی). اَشکال حیات فتوسنتزی معروف اند به اینکه قبل از رویداد بزرگ اکسیژنی با قدمت ۳/۵ میلیارد سال وجود داشته اند،اما فرآیندهای رقابتی(کشمکشی) گوناگون که هنوز بطور کامل قابل درک نیستند، این رویداد GOE را به تعویق انداختند.این فرآیندها شامل مکانیزم‌های زمین شناختی میباشند که قادر بودند اکسیژن را از اتمسفر زدوده و دور کنند. با این وجود منشا و تکامل فتوسنتز از طریق کلروفیل هنوز نامعلوم است. در حال حاظر پروفسور شیلادیتیا داس سارما استاد زیست شناسیِ مولکولی در دانشگاه مریلند و دکتر ادوارد شویترمن یک اخترزیست شناس در دانشگاه کالیفرنیا این ایده را ارائه داده اند که رتینال از کلروفیل قدیمیتر است و این دو در حالی که نور خورشید را در طول موج های مکمل جذب مینمودند به دنبال هم تکامل یافته اند. داس سارما در ژورنال اخترزیست شناسی اظهار میدارد:سوخت و سازهای فتوتراپیک ( وابسته به نورپروردی) مبتنی بر رتینال،هنوز در سرتاسر جهان به ویژه در اقیانوس ها متداولند و نشان دهنده یکی از مهم ترین فرآیندهای انرژی زایِ زیستی در کره زمین میباشند.
جذب نور
کلروفیل نور را در طول موج های ۴۶۵ و ۶۶۵ نانومتر جذب میکند. به همین علت است که برگ‌ها به رنگ سبز دیده میشوند زیرا آنها نور سبز را بیش از اینکه جذب کنند منعکس مینمایند. با این وجود اوج طیف نور خورشید در ۵۵۰ نانومتر شامل نور سبز و زرد است. تعدادی از پروتئین‌ها که نور خورشید را جذب میکنند دارای یک مولکول رتینال هستند که شامل پروتئینی موسوم به bacteriorhodopsin هست که نور خورشید را در محدوده ۵۶۸ نانومتر جذب میکند که نزدیک به طول موجیست که در آن نور خورشید به اوج خود میرسد و بطورقابل ملاحظه ای در آن حدیست که دیگر کلروفیل قادر به جذب نور در این محدوده نمیباشد. داس سارما اظهار میکند: این دقیقا چیزیست که ما را به این فکر می اندازد که امکان دارد ۲ رنگدانه رتینال و کلروفیل با کمک یکدیگر تکامل یافته اند. وی در ادامه می‌افزاید به دلیل اینکه رتینال یک مولکول ساده تریست اول تشکیل شده، بعد با همراهی کلروفیل ( که در تبدیل نور خورشید به انرژی متابولیسم موثر است) با پر کردن مکان‌های متفاوتی در دوره‌هایی که نور جذب میکنند در پی یکدیگر تکامل می یابند. آزمایشات نشان داده‌اند ترکیب bacteriorhodopsin با یک وزیکول غشایی برای تشکیل سلولی مشابه به یک سلول آغازینِ بیولوژیکی میتواند بطور موثری در بدست آوردن و ذخیره نور خورشید در سلول اثر بخش باشد. داس سارما میگوید: «این بدین معنیست پدیده فوق یک ابداع تکاملیِ بسیار آغازین و اولیه بوده که با تکامل اولین سلول‌ها همزمان گشته است. با بکارگیری قابلیت به دام انداختنِ انرژیِ غشایِ سلول،پتانسیل غشای سلول ممکن است بیانگر یکی از مهم ترین دلایل این حقیقت باشد که چرا سلول‌ها واحدهای بنیادینِ حیات هستند.( اختلاف پتانسیل الکتریکی بین بخش داخلی و خارجی سلول به آن این اجازه را میدهد که تامین انرژی کند).
لبه ی سبز
به دلیل اینکه گیاهان بر روی زمین نور قرمز را جذب کرده و اشعه مادون قرمز را منعکس میکنند (باز میتابانند) بررسی گیاهان با استفاده از طیف نما یک شیب قابل توجه در نور انعکاس یافته در طول موج‌های قرمز را آشکار میسازد. یک کاهش ناگهانی که لبه سرخ نامیده میشود. توصیه شده به هنگام جستجوی طیف هایِ نور بازتاب شده از سیارات فراخورشیدی که بطور بالقوه ای زیست پذیرند، دانشمندان بتوانند لبه سرخ را در نور سیاره کاوش نمایند که این میتواند به منزله وجودِ سیگنالِ زیستی که نشان دهنده زندگیِ گیاهی مبتنی بر کلروفیل یا چیزی شبیه به آن در سایر سیارات فرازمینیِ مشابه است، باشد. از آنجایی که رنگ دانه‌های رتینال به طور چشمگیری نور سبز و زرد را جذب نموده و نور آبی و قرمز را منعکس کرده یا انقال میدهند، بنابراین حیات مبتنی بر رتینال به رنگ ارغوانی پدیدار خواهد گشت. داس سارما و شویترمن چنین مرحله ای در تاریخ زمین را زمین ارغوانی مینامند.به علت اینکه رتینال نسبت به کلروفیل مولکول ساده تریست، بنابراین این مولکول عموما در حیات در کیهان بیشتر یافت میشود و ازین رو یک لبه سبز در طیف یک سیاره میتواند بطور بالقوه‌ای حاکی از رد پایِ زیستی برای حیاتِ مبتنی بر رتینال باشد. به گفته ی شویترمن این یافته میتواند مرجعی برای یافتن یک رد پای زیستیِ بالقوه باشد که ما میتوانیم در هر جای دیگری به دنبالش باشیم.این پژوهش توسط اخترزیست شناسی ناسا از طریق برنامه مطالعه امکان وجود حیات در دیگر سیارات،انستیتوی اخترزیست شناسی ناسا NAI و گروه پیوند برای علم سیستم‌های فراخورشیدی (NExSS) حمایت میشود. NExSS یک شبکه منظم تحقیقاتی در ناسا میباشد که توسط برنامه اخترزیست شناسی ناسا حمایت میشود. عناصر این برنامه بین بخش علوم سیاره‌ای (PSD) و بخش اخترفیزیک ناسا به اشتراک گذاشته شده است.