Immaginate la Terra come un pianeta viola. Non una metafora: proprio viola, nel senso fisico del termine. Oceani magenta che riflettono luce rossa e blu sotto un cielo torbido e privo di ossigeno. È l’ipotesi proposta da Shiladitya DasSarma dell’Università del Maryland: prima della clorofilla, la fotosintesi era basata sul retinale, un pigmento più semplice che assorbe la luce verde e colora di viola gli organismi che lo usano.
Gli archaea chiamati alobatteri fanno ancora così oggi, tingendo di porpora i laghi salati in cui vivono. Ma 3 miliardi di anni fa erano loro a dominare il pianeta, lasciando alle future piante verdi solo le briciole dello spettro solare.
Terra viola: quando il retinale dominava gli oceani
L’ipotesi della Terra viola, proposta per la prima volta da DasSarma nel 2007, colloca questa fase tra 3,5 e 2,4 miliardi di anni fa, durante l’Archeano. Un’era precedente al Grande Evento di Ossigenazione, quando l’atmosfera era ancora piena di metano e anidride carbonica. Il retinale, a differenza della clorofilla che arriverà dopo, è una molecola strutturalmente più semplice. Non ha bisogno di complesse strutture a base di porfirine per funzionare.
Assorbe un singolo picco dello spettro luminoso: la parte verde-gialla, quella più ricca di energia. Il resto (rosso e blu) viene riflesso, producendo quel caratteristico colore magenta. È il contrario esatto della clorofilla, che divora rosso e blu ma riflette il verde. La domanda sorge spontanea: perché le piante riflettono proprio la porzione più energetica dello spettro solare?
La trappola evolutiva del verde
La risposta è più semplice di quanto sembri: qualcun altro aveva già preso quella fetta. Quando la clorofilla fece la sua comparsa sulla scena, i microorganismi viola basati sul retinale occupavano già la nicchia ecologica più vantaggiosa. Divoravano la luce verde-gialla, la più abbondante nello spettro solare. Gli organismi con la clorofilla dovettero adattarsi a quello che restava: le lunghezze d’onda rosse e blu.
La coesistenza di organismi viola e verdi è ancora visibile oggi nei tappeti microbici, colonie stratificate dove microbi diversi sfruttano porzioni complementari dello spettro luminoso. È possibile che sulla Terra primordiale gli archaea viola dominassero gli strati superiori degli oceani, costringendo i batteri che vivevano “all’ombra” a evolversi utilizzando le lunghezze d’onda residue.
E poi, la clorofilla creò una trappola evolutiva. La sua struttura chimica basata su porfirine (anelli complessi che coordinano un atomo di magnesio) è così specializzata nell’assorbire rosso e blu che non può più essere modificata per catturare la luce verde. Gli organismi clorofillici restarono intrappolati in questa scelta biochimica, riflettendo per sempre il verde anche quando, dopo l’estinzione di massa dei microbi viola, quella porzione dello spettro tornò disponibile.

Il Grande Evento di Ossigenazione
Il regno viola finì con l’avvento dei cianobatteri, organismi fotosintetici basati sulla clorofilla che avevano una caratteristica letale: producevano ossigeno come scarto metabolico. Circa 2,4 miliardi di anni fa, l’ossigeno iniziò ad accumularsi prima negli oceani, poi nell’atmosfera. Per gli organismi anaerobici che avevano prosperato fino a quel momento, fu un veleno.
Il processo richiese quasi un miliardo di anni. Ma quando l’atmosfera divenne permanentemente ossidante (il Grande Evento di Ossigenazione), fu uno dei più grandi eventi di estinzione di massa della storia terrestre. Gli archaea anaerobici furono costretti a rifugiarsi in ambienti privi di ossigeno: acque profonde, sedimenti, zone con minimo di ossigeno. Oppure dovettero adattarsi a vivere in simbiosi con organismi aerobi, aprendo la strada all’endosimbiosi che portò alla nascita degli eucarioti.
Questo evento coincise anche con la glaciazione Huroniana, un’era glaciale durata 300 milioni di anni. L’ossigeno aveva distrutto il metano atmosferico (un potente gas serra), raffreddando il pianeta. La fotosintesi aveva appena trasformato la Terra in modo irreversibile.
I sopravvissuti viola
Il retinale non è scomparso. Gli Haloarchaea (archaea amanti del sale) sono organismi ancora oggi diffusi in ambienti estremi: dal Mar Morto al Great Salt Lake nello Utah, fino ai laghi salati delle Ande. Quando fioriscono in massa, colorano l’acqua di un intenso viola. La proteina chiave è la batteriorodopsina, un derivato del retinale che funziona come pompa protonica alimentata dalla luce.
Questi organismi costituiscono uno dei sistemi bioenergetici più semplici conosciuti per catturare energia luminosa. Non fissano carbonio, non producono ossigeno. Pompano protoni attraverso la membrana cellulare, generando un gradiente che alimenta la sintesi di ATP. È fotosintesi anossigenica, una forma primitiva ma funzionale di raccolta dell’energia solare.
Cercare pianeti viola
L’ipotesi della Terra viola ha implicazioni astrobiologiche profonde. Se il retinale è più semplice della clorofilla e potrebbe essere apparso per primo sulla Terra, lo stesso potrebbe accadere altrove. Gli astrobiologi hanno tradizionalmente cercato biofirme legate alla clorofilla: pianeti che riflettono luce verde-gialla. Ma se l’evoluzione del retinale è altrettanto probabile (o forse più probabile) di quella dei sistemi clorofillici, dovremmo ampliare la ricerca.
Pianeti che riflettono luce rossa e blu potrebbero ospitare biosfere basate sul retinale. Mondi viola, più semplici dal punto di vista biochimico ma altrettanto vivi. Come disse Edward Schwieterman, coautore dello studio:
“Se l’ipotesi della Terra viola è corretta e c’è stata una dominanza di organismi viola sulla Terra primordiale, potremmo trovare un altro pianeta a uno stadio evolutivo precedente”.
La Terra ha cambiato “guardaroba” molte volte nei suoi 4,54 miliardi di anni. Perché non dovrebbe essere stata viola? E se là fuori, su qualche esopianeta lontano, brillassero ancora oceani magenta popolati da archaea che non hanno mai conosciuto l’ossigeno?
La ricerca di lipidi archaeali nei sedimenti antichi supporta l’ipotesi. Queste molecole sono associate al retinale primitivo, non alla clorofilla. Suggeriscono che la biosfera terrestre fosse alimentata dal retinale prima dell’avvento della fotosintesi basata sulla clorofilla.
Prima del verde, c’era il viola. E il viola, forse, torna ogni volta che la vita riprende daccapo.