Actualmente sabemos muchísimo acerca de las plantas de nuestro propio planeta y sus sistemas bioquímicos (de los cuales hasta hoy en dia seguimos haciendo nuevos descubrimientos muy importantes e interesantes), y aunque no sepas lo mismo de aquellos exoplanetas habitables, al menos lo suficiente para desarrollar vida vegetal compleja, Si tenemos el buen don de la especulación y el método científico, tanto en observación como para poder desarrollar experimentos en nuestro mundo que nos ayuden a comprender que sucede en otros mundos y cómo podrían ser las plantas extraterrestres. Deberíamos estar entusiasmados puesto que después de todo allá afuera existen miles de exoplanetas que ni siquiera hemos conocido aún , todos con sus características únicas que podrían dejarlos en una posición favorable para ser
potenciales hábitats tanto de plantas o incluso animales (tema que tomaremos en un artículo más adelante guiño guiño), mientras tanto en el presente artículo nos centraremos en analizar cómo podría ser la posible flora de estos exoplanetas.
La vegetación en otros mundos, diferente a la que conocemos en la Tierra.
Las plantas que hay en la Tierra realizan la fotosíntesis mediante pigmentos como la clorofila, pues son compuestos que absorben principalmente luz azul y roja mientras que reflejan gran parte de la luz verde, es debido a ello que nuestros bosques, nuestras praderas, nuestros jardines y prácticamente cada planta con la que nos hemos topado a lo largo de nuestra vida presentan ese característico color verde vivo. Pero la selección evolutiva de la clorofila no significa que el verde sea la única solución posible, ustedes mismos debieron haberlo notado alguna vez al observar
en alguno de esos jardines una que otra planta cuyo color principal sea diferente del verde como el morado, el rojo o incluso el marrón. La fotosíntesis es en esencia un proceso para capturar energía luminosa y transformarla en energía química por supuesto, pero incluso si cambian las condiciones de iluminación también podrían cambiar los pigmentos más eficientes.
La mayoría de las estrellas de la galaxia son enanas rojas, es el tipo de estrella más abundante según estimaciones astronómicas, además de más pequeñas y frías que el Sol estas estrellas emiten una gran proporción de su energía en el infrarrojo cercano una región del espectro invisible para el ojo humano, pues recordemos que el espectro ondulatorio de la luz se clasifica como ultravioleta a aquella luz con ondas ultra cortas por encima de la luz visible e infrarroja por debajo de la misma la cual oscila entre los 380 y 750 nanómetros de longitud y solo esa pequeña porción somos capaces de ver.
En un planeta habitable alrededor de una enana roja los organismos fotosintéticos podrían evolucionar para absorber luz infrarroja de manera mucho más eficiente que las plantas terrestres, las cuales incluso no es secreto para ningun cientifico con áreas de investigación afines a las plantas que las mismas son capaces de absorber
parte de la luz infrarroja aunque claro no tan bien como la luz visible, pero desde luego como resultado de habitar un exoplaneta alienígena con un solo enano rojo podrían existir plantas de color negro o muy oscuro para captar la mayor cantidad posible de energía e incluso en tonos púrpura profundos o color marrón oscuro, aunque con la enorme cantidad de plantas y sus enormemente diversos colores y formas en nuestro propio planeta supongo que resulta dificil imaginarse plantas aun mas impresionantes.
Una vegetación casi negra sería especialmente ventajosa porque absorbería una fracción mayor de la radiación disponible, pero pensando en mundos iluminados por estrellas más calientes (de tipo A o F) más que el Sol y con una mayor producción de radiación azul y ultravioleta, en estos ambientes los organismos fotosintéticos
podrían desarrollar pigmentos protectores frente al exceso de radiación energética e incluso algunas posibilidades incluyen Plantas azuladas o incluso vegetación plateada o reflectante, cosa que como yo imaginaria resulta algo increíblemente hermoso e interesante de ver ya que en la Tierra no tenemos vegetación plateada o reflectante y las plantas completamente azules en nuestro planeta son raras (no imposibles pero sí muy escasas) e imaginar selvas azules en planetas alienígenas con ultra soles que emitan tal radiación sería majestuoso de descubrir no lo cree?. Otra posibilidad dentro del rango de protección de la radiación excesiva es la existencia de plantas con capas extra mitigantes, ajenas a la pared celular y capas entre clorofilas dentro y fuera de la misma planta, incluso con superficies extendidas para maximizar la optimización y uso de la energía a su alrededor.
Planetas con atmósferas diferentes
La atmósfera actúa como un filtro natural de la luz estelar, en la Tierra gases como el oxígeno, el vapor de agua y el ozono modifican la cantidad de radiación que
alcanza la superficie, y pensando fuera de nuestra propia burbuja azul otros exoplanetas podrían tener atmósferas muy distintas como aquellas atmósferas densas ricas en dióxido de carbono o capas espesas de metano ya sea por una fuerte actividad volcánica del propio planeta observado dentro de cuerpos estelares a lo largo de la historia astronómica, que serían extremadamente útiles para aquellos planetas con estrellas particularmente débiles por decirlo de alguna forma que emitan radiación cercana a la infrarroja, pues ayudarían mucho a absorber la radiación y remitir en varias direcciones al mismo tiempo.
Ahora pensando en el otro extremo ya comentado anteriormente, ¿Que pasa con aquellas estrellas que tengan un exceso de radiación? El planeta afortunado tendría que tener alguna especie de protección atmosférica centrada en repeler la luz que entre en él. Observando no solo efectos en nuestro planeta sino también en otros exoplanetas encontrados, podemos pensar en mundos con atmósferas ricas en nitrógeno u oxígeno que hagan uso de la dispersión de Rayleigh por ejemplo, o tomando en cuenta opciones algo más emocionantes que tal neblinas permanentes similares a las de Titán, pues sabemos que partículas de polvo o gotas de agua también son reflectantes a la luz , en un efecto incluso conocido como dispersión de Mie, e incluso podríamos dejar volar nuestra imaginación con mezclas de gases aún desconocidas.
Cada composición atmosférica absorbería ciertas longitudes de onda y dejaría pasar otras, como consecuencia la evolución favorece pigmentos capaces de aprovechar las “ventanas” espectrales disponibles, como ejemplo si una atmósfera bloquease gran parte de la luz visible pero permitiera el paso del infrarrojo, los organismos fotosintéticos tenderían a utilizar principalmente esa región del espectro. Muchos científicos consideran probable la existencia de mundos cubiertos casi por completo por océanos y en estos planetas la luz cambia rápidamente con la profundidad, pues recordemos el agua absorbe ciertas longitudes de onda mejor que otras, ya saben tipo la luz roja desaparece primero y la luz amarilla se atenúa progresivamente y desde luego la luz azul penetra más profundamente así que los organismos fotosintéticos podrían especializarse según la profundidad donde vivieran y cerca de la superficie podrían existir formas de vida similares a algas verdes, mientras que en zonas más profundas aparecerian organismos oscuros capaces de aprovechar la escasa luz disponible.
Fotosíntesis más allá de la clorofila
La biología terrestre demuestra que la clorofila no es el único pigmento capaz de capturar energía luminosa, si usted mismo querido lector o lectora es amante de la ciencia en alguna forma, tal vez ya sepa que de hecho existen bacterias que utilizan bacterioclorofilas y otros compuestos adaptados a ambientes extremos, que el nombre no lo asuste pues se trata de clorofilas pero adaptadas a absorber distintas regiones del espectro principalmente el infrarrojo habitando lagos estratificados,
sedimentos, fuentes termales y otros ambientes donde llega poca luz visible pero sí luz infrarroja.
Esto sugiere que la evolución extraterrestre podría producir moléculas completamente nuevas con propiedades sorprendentes como la absorción eficiente del infrarrojo y captura simultánea de varias regiones espectrales o de ser necesario la protección integrada frente a radiación intensa y mayor eficiencia energética que la fotosíntesis terrestre, algunos modelos teóricos incluso plantean organismos con múltiples pigmentos trabajando de forma coordinada para aprovechar casi toda la energía disponible de su estrella.
Todo esto desde luego suena conmovedor pero creo que nos saltamos un punto importante en la historia y es saber cómo detectar este tipo de exoplanetas en el espacio para que aquellas especulaciones y teorías planteadas no se queden siendo solo eso “Teorías”. Los astrónomos buscan posibles señales de vida observando cómo la superficie de un exoplaneta refleja la luz pues para ponernos
en contexto la vegetación terrestre produce una característica conocida como “borde rojo”, un aumento brusco de la reflectividad en determinadas longitudes de onda del infrarrojo cercano y si existieran ecosistemas extraterrestres podrían generar firmas espectrales equivalentes ya sea un “borde infrarrojo” en planetas de enanas rojas o un “borde azul” en mundos alrededor de estrellas calientes que nos guiarán para identificar aquellos planetas ya con esta vegetación hipotética presente.
Morfofisiología Botánica Alienígena
Ya hablamos de sus adaptaciones en diversas cuestiones relacionadas con la fotosíntesis pero ¿qué hay acerca de los demás atributos de las plantas como las hojas, los tallos o las raíces que también debieron cambiar para sobrevivir?.
Las hojas terrestres son una solución específica para la Tierra, pero en otros
mundos podrían adoptar formas muy distintas como en planetas con poca luz podría haber hojas gigantescas, delgadas y altamente ramificadas para maximizar la superficie colectora o por el contrario en planetas con radiación intensa hojas pequeñas, gruesas o cubiertas por capas reflectantes metálicas. Tomando en
cuenta factores como una atmósferas densas las plantas podrían desarrollar estructuras tridimensionales similares a redes, plumas o velas suspendidas en el
aire como las “Tillandsias” en la Tierra y si pensaramos en mundos extremadamente ventosos podrían tal vez surgir organismos compactos y pegados al suelo para
evitar daños mecánicos como las bien conocidas “piedras vivas”.
La gravedad es uno de los factores más importantes pues también influye el peso y la estructura de la planta misma, en gravedad baja (0.3–0.5 g) podrían surgir organismos extremadamente altos semejantes a torres biológicas de cientos de metros con estructuras delgadas y flexibles y bosques que recuerdan a columnas o redes flotantes o por el contrario en gravedad alta (2–3 g) organismos bajos y robustos con formas similares a almohadillas, domos o extensiones rastreras pues la altura sería una desventaja energética.
Las raíces podrían cumplir funciones muy distintas. Imaginemos planetas áridos, ellos podrían albergar plantas con sistemas de redes subterráneas kilométricas para localizar agua y estructuras capaces de almacenar reservas durante siglos muy similar a cactus en la tierra pero llevado a otro nivel, en mundos con suelos pobres
la simbiosis extensiva con microorganismos no solo sería una ventaja de la evolución como aquí en la tierra sino que seria de ley un requisito básico para poder sobrevivir, ala par de raíces móviles que exploran activamente el terreno y saliendo un poco del tema de las raíces, un dato interesante es que las plantas carnívoras aquí en la tierra se originaron de suelo pobres en nutrientes, por lo que desarrollaron estrategias para cazar insectos de su ecosistema para sobrecompensar esta falta
de nutrientes obteniéndose de los insectos, así que solo imagine querido lector lo espectaculares que podrían ser las plantas carnívoras extraterrestres de otros planetas.
Conclusión
La imagen de bosques verdes cubriendo mundos lejanos probablemente refleja más nuestra experiencia terrestre que la realidad cósmica, la evolución adapta a los organismos a las condiciones de su entorno y la luz disponible es uno de los
factores más importantes para cualquier forma de fotosíntesis, en exoplanetas que orbitan estrellas diferentes con atmósferas distintas y océanos exóticos podrían surgir organismos fotosintéticos negros, púrpuras, rojos, azules o incluso mil 8 mil colores que no encontramos en la naturaleza terrestre, ya que como nuestra amada Tierra nos ha demostrado la diversidad potencial es enorme y si algún día descubrimos vegetación extraterrestre, es posible que la mayor sorpresa no sea que exista vida sino que esa vida haya aprendido a capturar la energía de las estrellas utilizando colores y estrategias que nunca habíamos imaginado.
Referencias
-La vegetación en otros mundos, diferente a la que conocemos en la Tierra.
:Whitmarsh, J., & Govindjee, G. (2002). Fotosistema II. Enciclopedia de ciencias de la vida , 1 .
Kiang, NY, Segura, A., Tinetti, G., Govindjee, Blankenship, RE, Cohen, M., … & Meadows, VS (2007). Firmas espectrales de la fotosíntesis. II. Coevolución con otras estrellas y la atmósfera en mundos extrasolares. Astrobiología , 7 (1), 252-274.
O’Malley-James, JT, Raven, JA, Cockell, CS, & Greaves, JS (2012). Vida y luz: fotosíntesis exótica en sistemas estelares binarios y múltiples. Astrobiología , 12 (2), 115-124.
-Planetas con atmósferas diferentes
:Kiang, N. Y., Siefert, J., Govindjee, & Blankenship, R. E. (2007). Spectral signatures of photosynthesis. I. Review of Earth organisms. Astrobiology, 7(1), 222-251.
Goody, R. M., & Yung, Y. L. (1995). Atmospheric radiation: theoretical basis. Oxford university press. Meadows, V. S., Reinhard, C. T., Arney, G. N., Parenteau, M. N., Schwieterman, E. W.,
Domagal-Goldman, S. D., … & Grenfell, J. L. (2018). Exoplanet biosignatures: understanding oxygen
as a biosignature in the context of its environment. Astrobiology, 18(6), 630-662.
-Fotosíntesis más allá de la clorofila
:Martin, WF, Bryant, DA y Beatty, JT (2018). Una perspectiva fisiológica sobre el origen y la evolución de la fotosíntesis. FEMS microbiology reviews , 42 (2), 205-231.
Schwieterman, E. W., Kiang, N. Y., Parenteau, M. N., Harman, C. E., DasSarma, S., Fisher, T. M., …
& Lyons, T. W. (2018). Exoplanet biosignatures: a review of remotely detectable signs of life.
Astrobiology, 18(6), 663-708.
-Morfofisiología Botánica Alienígena
:Niklas, KJ (1992). Biomecánica vegetal: un enfoque de ingeniería para la forma y función de las plantas . University of Chicago Press.
Lambers, H., Chapin, F. S., & Pons, T. L. (2008). Plant physiological ecology (Vol. 2, No. 1, pp. 11-99). New York: Springer.
Ellison, A. M., & Adamec, L. (Eds.). (2018). Carnivorous plants: physiology, ecology, and evolution. Oxford University Press.
