Hàng tỷ năm về trước, Trái Đất thực ra có màu tím chứ không phải xanh?

Shiladitya DasSarma - nhà vi sinh vật học kiêm giáo sư tại Đại học Maryland, đã nghiên cứu và cho ra đời “Giả thuyết Trái Đất màu tím”. Theo nghiên cứu này, hành tinh xanh xinh đẹp mà chúng ta gọi là nhà, thực sự trông nó có màu tím vào những ngày sơ khai.

Giả thuyết này không có nghĩa là từng có những cái cây màu tím, cỏ màu tím hay những con vật màu tím. Việc này diễn ra trước cả khi những sinh vật đa bào hình thành, đó là thời kì các vi sinh vật đơn bào đang thống trị hành tinh và tạo ra một sắc tím bao phủ, điều có thể thấy được từ ngoài không gian. Những sinh vật này thống trị tuyệt đối và tồn tại với mật độ dày đặc khắp hành tinh lúc bấy giờ. 

Nghiên cứu của DasSarma tập trung vào những loài vi sinh ưa mặn, và vi sinh vật vẫn tồn tại trong môi trường ngày nay, ở những nơi có nồng độ muối cao. Ở vùng Senegal của châu Phi, có một hồ nước màu hồng nổi tiếng thế giới, còn được gọi là “Rose Lake”.  Lý do tại sao Rose Lake có màu hồng, và thậm chí có màu đỏ tía trong một số tháng, là vì có một loại vi khuẩn cổ: Halobacterium.

Halobacterium có thể sử dụng ánh sáng mặt trời để quang hợp, nhưng chất mà chúng sử dụng để quang hợp không phải là chất diệp lục, mà là retinal. Retinal có cấu trúc phân tử đơn giản và nó có thể hấp thụ các sóng ánh sáng xanh có năng lượng cao nhất trong ánh sáng mặt trời. Nó không hấp thụ ánh sáng đỏ và tím, vì vậy nó sẽ phản xạ các sóng ánh sáng đỏ và tím vào thị giác của chúng ta, vì vậy những gì chúng ta nhìn thấy là màu tím đỏ ở hồ này.

DasSarma tin rằng những sinh vật quang hợp đầu tiên trên Trái Đất có thể không sử dụng lục lạp mà là các chất võng mạc. Điều này là do retinal là một chất rất cổ, có cấu trúc đơn giản, xuất hiện sớm hơn lục lạp.

Những sinh vật này thống trị cho đến khi có sự xuất hiện của “chất diệp lục”, loại sắc tố xanh cần thiết cho quá trình quang hợp mà ta thấy ở thực vật, thứ giúp chuyển đổi oxy trong không khí.

Oxy là một loại khí rất hoạt động, chúng có thể oxy hóa các chất hữu cơ, các sinh vật ban đầu hầu hết là vi khuẩn kỵ khí và không thể tồn tại trong môi trường oxy. Vì vậy các vi sinh vật này đã tuyệt chủng. Giống như mọi cuộc tuyệt chủng hàng loạt, sự xuất hiện của oxy không chỉ phá hủy chuỗi sinh học của trái đất mà còn định hình lại chuỗi sinh thái của trái đất.

Mặc dù oxy đã tiêu diệt gần như toàn bộ sự sống trên Trái Đất nhưng vẫn còn rất ít cá thể thích nghi với môi trường hiếu khí và trở thành người chiến thắng sau sự kiện oxy hóa lớn. Đó là sinh vật sử dụng lục lạp để quang hợp, còn sinh vật sử dụng võng mạc đã rút khỏi giai đoạn lịch sử chính thống, chúng chỉ có thể được nhìn thấy ở một vài nơi có môi trường khắc nghiệt.

Một giả thuyết khác là hành tinh chúng ta từng được bao phủ bởi các vi khuẩn màu tím cổ đại, những loài có hậu duệ mà ngày nay ta có thể tìm thấy ở những nơi không đòi hỏi nồng độ muối quá cao.

Những hồ nước này chứa đựng một thảm dày đặc loài vi khuẩn màu tím, nhưng chúng sống ở tầng nước sâu vì vậy ta không thể nhìn thấy ở phần bề mặt, theo Jennifer Glass, trợ lý Giáo sư tại Trường Khoa học Trái Đất và Khí quyển viện Công nghệ Georgia. “Tuy nhiên, trong quá khứ trước khi quá trình tích tụ oxy trong không khí diễn ra, những loài vi khuẩn màu tím này từng tăng trưởng ở mức độ mà ta có thể thấy chúng bao phủ khắp Trái Đất”.