I ricercatori che studiano l’ambiente unico del Lago Huron nel Michigan lo hanno usato per osservare efficacemente l’antica Terra e come il cambiamento della lunghezza della luce del giorno potrebbe influenzare le più antiche forme di vita esistenti: i microrganismi chiamati cianobatteri.
Chiamati anche alghe blu-verdi, i cianobatteri si sono evoluti oltre 2,4 miliardi di anni fa, producendo ossigeno quando la Terra era ancora inospitale. Gli scienziati hanno faticato a spiegare perché ci sia voluto così tanto tempo perché i livelli di ossigeno sulla Terra aumentino gradualmente nel corso di quasi due miliardi di anni, fino ad ora.
I cianobatteri non hanno una buona reputazione in questi giorni perché sono associati a fioriture di alghe tossiche nel lago Erie e in altri corpi idrici. Ma questi batteri esistono da più tempo di qualsiasi altra forma di vita sulla Terra e sono stati i primi a convertire la luce in energia attraverso la fotosintesi, rilasciando ossigeno come sottoprodotto.
I ricercatori stanno iniziando a chiedersi come l’aumento della durata del giorno sulla Terra primitiva abbia permesso ai cianobatteri di creare più ossigeno e portare a una diversificazione della vita animale.
“Quando si è formato il sistema Terra-Luna, i giorni erano molto più brevi, forse anche sei ore”, ha detto in una dichiarazione il coautore dello studio Brian Arbeck, fisico oceanografo dell’Università del Michigan. “Questo potrebbe significare che cambiare la lunghezza del giorno influenzerebbe la fotosintesi nella storia della Terra?”
Quando la Luna è diventata il satellite della Terra, l’attrazione gravitazionale della Luna ha rallentato la velocità di rotazione del nostro pianeta, causando giorni più lunghi. Più ore di sole avranno un effetto positivo sull’attività fotosintetica dei cianobatteri.
Le risposte nel lavandino
Sotto il lago Huron c’è un substrato roccioso formato dagli antichi mari che un tempo ricoprivano il continente nordamericano. Questa roccia comprende calcare, dolomite e gesso e, nel tempo, le acque sotterranee ne hanno dissolte una parte. Questo ha formato fessure e caverne, entrambe le quali creano buchi sommersi.
La dolina dell’isola centrale nel lago Huron è il punto in cui le acque sotterranee fredde, ricche di zolfo e povere di ossigeno filtrano dal fondo del lago. Mentre la maggior parte delle piante e degli animali evita quest’area, i microbi hanno trovato una casa in questo ambiente ostile a 80 piedi (24,4 metri) sotto la superficie dell’acqua. I batteri dai colori vivaci formano colonie chiamate stuoie microbiche, la controparte perfetta per i ricercatori che desiderano studiare colonie simili che un tempo esistevano sulla terra e sul fondo del mare miliardi di anni fa.
Oggi, due tipi di cianobatteri formano qui colonie in competizione. Uno è un batterio blu-viola che produce ossigeno, mentre l’altro è un batterio bianco che genera energia con l’aiuto dello zolfo.
I batteri dello zolfo si trovano sopra i cianobatteri dal tramonto all’alba, bloccando il loro accesso alla luce solare. Ma non appena appare il sole, la colonia batterica superiore si abbassa e consente ai cianobatteri viola di avviare la fotosintesi per produrre ossigeno.
“Tuttavia, ci vogliono alcune ore prima che inizi davvero, c’è un lungo ritardo al mattino. I cianobatteri sembrano essere un po’ più tardi di quando si alzano al mattino”, ha detto l’autore dello studio Judith Klatt, microbiologa al Max Planck Istituto. per la microbiologia marina della Germania, in una dichiarazione.
“Mi sono reso conto che la durata del giorno e il rilascio di ossigeno dai tappetini microbici sono collegati a un concetto molto semplice e basilare: durante i giorni brevi, c’è meno tempo per lo sviluppo dei gradienti e quindi meno ossigeno può fuoriuscire dai tappetini”, ha detto Klatt.
Modellando la correlazione tra la luce solare e la produzione di ossigeno, Klatt e i suoi colleghi hanno scoperto che il rilascio di ossigeno durante due giorni di 12 ore in anticipo sulla Terra non corrisponderebbe a un giorno di 24 ore. I risultati del team di studio hanno mostrato un legame diretto tra la durata del giorno e la quantità di ossigeno che i microbi potrebbero rilasciare.
In poche parole, c’è meno tempo per l’ossigeno di lasciare il tappeto nei giorni più brevi”, ha detto Klatt.
Ciò suggerisce che due grandi salti di ossigeno sulla Terra, incluso il Grande Evento di Ossidazione oltre 2 miliardi di anni fa e l’evento di Ossigenazione Neoproterozoica tra 800 e 540 milioni di anni fa, potrebbero essere correlati a giorni terrestri più lunghi.
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