آیا حیات اولیه روی زمین به‌جای سبز، بنفش بود؟ سفری به گذشته‌ی زمین با نگاهی تازه به فتوسنتز، رنگدانه‌ها و آغاز حیات
مقدمه: وقتی زمین به رنگ دیگری می‌درخشید
امروز اگر به زمین از فضا نگاه کنیم، کره‌ای آبی با لکه‌های سبز و سفید می‌بینیم؛ سبزیِ جنگل‌ها و گیاهان، نمایندهٔ فتوسنتز و حیات هستند. اما شاید تعجب کنید اگر بشنوید که در میلیاردها سال پیش، زمین ممکن بود رنگی کاملاً متفاوت داشته باشد: بنفش!
بر پایه‌ی نظریه‌ای جالب و علمی، حیات اولیه‌ی زمین نه با کلروفیل سبز، بلکه با رنگدانه‌ای به نام رتینال (retinal) آغاز شد، که نور خورشید را به گونه‌ای متفاوت جذب می‌کرد — و نتیجه‌اش، انعکاس نور بنفش در مقیاس جهانی بود.
فتوسنتز سبز را همه می‌شناسیم، اما فتوسنتز بنفش چیست؟
اغلب گیاهان امروزی از رنگدانه‌ای به نام کلروفیل a استفاده می‌کنند، که نور آبی و قرمز را جذب و نور سبز را بازتاب می‌دهد — به همین دلیل گیاهان سبزند.
رتینال چیست و چرا بنفش؟
رتینال یک مولکول ساده‌تر از کلروفیل است و در واقع بخشی از سامانهٔ بینایی ما انسان‌ها نیز هست (در شبکیهٔ چشم). در برخی باکتری‌ها — به‌ویژه نوعی به نام Halobacteria — رتینال به‌کمک پروتئینی به نام باکتریورودوپسین (bacteriorhodopsin) در غشای سلول قرار دارد و با جذب نور، یون‌های هیدروژن را جابه‌جا می‌کند تا انرژی تولید کند؛ بدون نیاز به اکسیژن یا کلروفیل.
چرا باید زمین بنفش می‌بود؟
پروفسور Shil DasSarma و دیگر زیست‌میکروبیولوژیست‌ها نظریه‌ای ارائه داده‌اند که می‌گوید:
پیش از تکامل گیاهان سبز، زمین توسط میکروب‌های بنفش‌تابی پوشیده شده بود که رتینال داشتند.
در آن زمان، اقیانوس‌ها و خشکی‌ها پر بودند از این میکروب‌ها. وقتی نور خورشید به آن‌ها می‌تابید، بیشتر نور سبز را جذب و نور بنفش را بازتاب می‌کردند — و همین باعث می‌شد چهرهٔ کلی زمین بنفش به‌نظر برسد.
چرا رتینال پیش از کلروفیل بوده؟
رتینال مزیت‌هایی دارد:
ساختار ساده‌تری دارد؛ احتمال بیشتری دارد که زودتر در فرگشت پدید آمده باشد.
برای کار کردن نیاز به اکسیژن ندارد، و در دوره‌هایی از تاریخ زمین، جو زمین فاقد اکسیژن آزاد بوده است.
باکتری‌هایی که از رتینال استفاده می‌کنند، هنوز هم در محیط‌های بسیار سخت مانند دریاچه‌های نمک، چشمه‌های گرم و اعماق زمین زنده‌اند؛ این نشان می‌دهد آن‌ها بازمانده‌های دوران بسیار کهن هستند.
اگر زمین بنفش بوده، چرا سبز شد؟
با گذر زمان، موجودات دارای کلروفیل — مانند سیانوباکترها — پدیدار شدند و با فرآیند فتوسنتز اکسیژن‌زا، زمین را دگرگون کردند:
اکسیژن آزاد تولید کردند → جو را تغییر دادند
لایه اُزون ساخته شد → از DNA در برابر پرتوهای فرابنفش محافظت شد
رقابت بر سر نور → موجودات دارای کلروفیل، مؤثرتر از رتینالی‌ها شدند
در نتیجه، رتینال‌داران عقب‌نشینی کردند و فقط در گوشه‌های خاصی از طبیعت باقی ماندند — و زمین سبز شد!
بازماندگان زمین بنفش: کجا هستند؟
امروزه نیز می‌توان این موجودات را یافت:
دریاچه‌های فوق‌اشباع از نمک (مانند دریاچه ارومیه یا بحرالمیت)
چشمه‌های داغ، لایه‌های زیرین خاک، یا حتی فضای داخل سنگ‌ها
این میکروب‌ها هنوز از رتینال برای جذب نور استفاده می‌کنند و رنگی بنفش یا صورتی به محیط می‌دهند.
آیا زمین بنفش، تنها نمونه است؟
جالب‌تر اینکه این نظریه در جست‌وجوی حیات فرازمینی نیز کاربرد دارد!
دانشمندان می‌گویند شاید روی سیارات دیگر، موجودات زنده‌ای با رنگدانه‌هایی متفاوت (مثل رتینال یا حتی ساختارهای ناشناخته) وجود داشته باشند — و ما باید در جست‌وجوی رنگ‌های دیگر، نه فقط سبز، باشیم.
جمع‌بندی:
زمین شاید روزی بنفش بود — نه از خیال، بلکه از شواهد علمی.
میکروب‌هایی با رنگدانه‌ای ساده و مؤثر، نخستین حیات نورگیر را ساختند و چهره‌ی سیاره ما را شکل دادند. آن‌ها آمدند، زمین را رنگ کردند، سپس عقب نشستند تا میدان را به سبزها بدهند — اما هنوز در گوشه‌های پنهان طبیعت زنده‌اند.
برای کنجکاوان:
مقاله علمی اصلی:
DasSarma, S. & Schwieterman, E.W. (2018). Early evolution of purple retinal pigments on Earth and implications for exoplanets. International Journal of Astrobiology.-
مکان‌هایی که می‌توان باکتری‌های بنفش را دید:
دریاچه‌های نمکی
مناطق بسیار گرم یا اسیدی
اعماق دریاچه‌های بدون اکسیژن