Forskare har identifierat cyanobakterier som kan utföra fotosyntes i totalt mörker inom Caverna av Carlsbad, i Novo México, Estados Unidos. Essas mikroorganismer använder nära-infrarött ljus, snarare än synligt ljus, för att omvandla energi. Upptäckten utökar möjligheterna för existensen av liv på exoplaneter som kretsar kring röda dvärgstjärnor, de vanligaste i Via Láctea.
Expeditionen ägde rum 2018 i grottans djup, dit synligt ljus inte når. Forskarna Hazel Barton, grottbiolog vid Universidade av Alabama, och Lars Behrendt, mikrobiell biolog vid Universidade av Eles bekräftade att cyanobakterier använder klorofyll d och f för att fånga våglängder över 700 nanometer.
Grottan fungerar som en spegel för det nära-infraröda ljuset som reflekteras av kalkstensklipporna. Isso ger 695 gånger högre intensitet i de djupaste delarna jämfört med entrén. Mikrober koncentreras i de mest isolerade och mörkaste områdena, möjligen oförändrade i miljoner år.
Detaljer om upptäckten i grottan
Forskarna använde ficklampor för att avslöja det intensiva gröna på väggarna. Testes laboratorier validerade fotosyntetisk aktivitet utan solljus. Cyanobakterier trivs i en skyddad och isolerad miljö.
Bildandet av grottan går tillbaka 4 till 11 miljoner år, eroderat av svavelsyra in i kalkstenen. Nationalparken lockar cirka 350 000 besökare om året, men få känner till denna senaste vetenskapliga upptäckt.
Implikationer för astrobiologi
De flesta stjärnor i galaxen avger övervägande nära-infrarött ljus. Estrelas av typ M och K dominerar, till skillnad från Sol. Essa förmåga sträcker gränserna för fotosyntes bortom det synliga röda.
Tidigare forskning har satt gränsen till 700 nanometer med klorofyll a. Agora, med klorofyll f, når 780 nanometer. Isso antyder att fotosyntetiskt liv kan existera i bredare beboeliga zoner runt röda dvärgar.
Relaterade historiska framsteg
Tidigare upptäckter inkluderar kemosyntes identifierad 1890 av Sergei Nikolaevich Vinogradskii. 1996 hittade Hideaki Miyashita Acaryochloris småbåtshamn med hjälp av nära-infrarött ljus. Estudos från 2018 i Yellowstone och i Austrália visade fotosyntes i skuggade miljöer.
Dessa fynd samlar bevis på att organismer anpassar sig till extrema förhållanden. Cyanobakterierna av Carlsbad representerar ett exempel i total frånvaro av synligt ljus.
Projektförslag med NASA
Barton och Behrendt föreslår mätning av lägsta ljus- och våglängdsgränser för fotosyntes. Projektet syftar till att förfina observationer med Telescópio Espacial James Webb. Análises spektroskopi av exoplanetära atmosfärer kunde detektera syre eller andra biologiska signaler.
Syre har få icke-biologiska förklaringar. Reduzir antalet kandidatstjärnor från miljarder till tiotals underlättar riktade sökningar.
Extrema grottförhållanden
Grottorna i Carlsbad bildar ett av de största underjordiska systemen. Ljusa Estalactites kännetecknar platsen. Infrarött ljus penetrerar djupt på grund av reflektion från stenar.
Mikrober isolerade i upp till 49 miljoner år upprätthåller vitala processer. Isso visar motståndskraft i tuffa miljöer.
Upptäckten förstärker att grunden för jordbundna näringskedjor, fotosyntes, kan ske i spektra som är osynliga för det mänskliga ögat. Cientistas undersökningar fortsätter att kartlägga dessa gränser korrekt.
