Mucho antes de que los humanos descubrieran cómo aprovechar la energía solar, los fotosintetizadores se nos adelantaron. Nuestro primer intento se produjo hace menos de 3.000 años, cuando los antiguos griegos construyeron lupas para concentrar la luz con el fin de iniciar incendios. Para entonces, otras formas de vida ya habían estado convirtiendo esos mismos rayos en energía química durante más de 3.500 millones de años. Realmente no hay nada nuevo bajo el sol.
Este proceso, llamado fotosíntesis, es fundamental para casi toda la vida en la Tierra. Los productores primarios (plantas, más comúnmente, pero también algas y cianobacterias) lo utilizan para producir su propio alimento y luego se convierten en alimento para los organismos que se encuentran más arriba en la cadena.
En términos de importancia, el biólogo celular. Geoffrey McFadden trabajóte en un estudio publicado en Fisiología vegetal que “el origen de la fotosíntesis oxigenada debe ubicarse justo después del origen de la vida misma”.
¿Qué es la fotosíntesis?
En pocas palabras, la fotosíntesis es la forma en que las plantas construyen sus cuerpos. En lugar de correr en busca de comida, como otros seres vivos, simplemente toman el sol. A las criaturas que requieren mucho mantenimiento, como nosotros, les parece mágico, como si se estuvieran lanzando a la existencia.
Aún más sorprendente es que la fotosíntesis requiere sólo tres ingredientes. Comienza con agua (que las plantas absorben a través de sus raíces) y dióxido de carbono (que introducen a través de los poros de sus hojas). Una vez que el H2O y el CO2 se juntan, la planta simplemente agrega una pizca de luz solar y listo, la materia inanimada cobra vida.
El primer indicio de la fotosíntesis Provino de experimentos del clérigo y científico inglés Joseph Priestly. En 1774, quemó una vela dentro de una campana de cristal hermética hasta que se le acabó su combustible invisible (y hasta entonces desconocido). Luego puso una ramita de menta en el interior y descubrió que al cabo de unos días el aire podía volver a favorecer la combustión. Dedujo que las plantas producen alguna sustancia vital, a la que hoy llamamos oxígeno. Más tarde esa década, el médico holandés Jan Ingen-Housz demostró que la luz era esencial para esta operación.
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¿Dónde se lleva a cabo la fotosíntesis?
Las células vegetales están llenas de orgánulos llamados cloroplastosque a su vez están llenos de un pigmento llamado clorofila (el mismo que da el color verde a las plantas). Son estas moléculas de clorofila las que absorben la luz solar y la aplican a la fotosíntesis, desviando la energía de los fotones en una dirección biológicamente útil. La mayor parte de la fotosíntesis ocurre en las hojas, ya que reciben la máxima luz solar, pero también puede ocurrir en tallos, flores e incluso corteza de arbol.
Las pruebas genéticas muestran que los cloroplastos no son los orgánulos típicos. Son descendientes de antiguas cianobacterias, que hace mucho tiempo se establecieron dentro de los precursores de las células vegetales modernas, formando lo que McFadden llama “una asociación extraordinaria”. (Este fenómeno, de que un organismo viva dentro de otro para beneficio de ambos, se llama endosimbiosis.)
“Equipadas con cloroplastos”, escribió McFadden en el estudio, “las primeras plantas estaban listas para colonizar la tierra y reverdecer el planeta”.
¿Cuáles son los productos de la fotosíntesis?
Para las plantas, el producto más importante de la fotosíntesis es el azúcar. todo el proceso tiene como objetivo transformar el agua y el dióxido de carbono en moléculas de glucosa ricas en energía, que las plantas pueden utilizar para impulsar su crecimiento y otras actividades celulares.
Para nosotros y para otros animales, sin embargo, hay un segundo resultado afortunado: el oxígeno. El elemento principal del aire que respiramos es un subproducto de la fotosíntesis, algo de lo que hay que deshacerse, en lo que a una planta se refiere. Millones de moléculas de oxígeno, liberadas por millones de cloroplastos alrededor del planeta, se convierten en la atmósfera que sustenta la vida y sustenta las vastas comunidades ecológicas de la Tierra.
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¿Cuál es la ecuación para la fotosíntesis?
La fotosíntesis es increíblemente complicada, pero puede representarse mediante una ecuación sencilla de entradas y salidas: Comienza con 6 moléculas de dióxido de carbono y otras 6 de agua, luego utiliza la luz solar para convertirlas en 6 moléculas de oxígeno y un solo azúcar. Escrito como fórmula química: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2.
Volviendo un poco más técnico, así es como funciona la conversión. Hay dos etapas. Primero, en el “reacción dependiente de la luz”, un cloroplasto captura la energía de un fotón y luego la usa para dividir una molécula de agua en átomos de oxígeno e iones de hidrógeno. Como ya se mencionó, el oxígeno flota para reponer la atmósfera y ahora puedes olvidarte de eso. Los iones de hidrógeno, sin embargo, ayudan a crear ATP y NADPH, moléculas que proporcionan energía y electrones para la siguiente etapa.
En segundo lugar, en el ciclo de Calvino o “reacción independiente de la luz”(porque no requiere fotones), el ATP y el NADPH unen fuerzas con el dióxido de carbono. Después de algunos pasos alucinantes, esta reacción produce otra molécula llamada G3P. Dos de ellos se combinan para formar un azúcar: un ladrillo más en el edificio que es una planta. Mientras tanto, queda un montón de G3P para reiniciar el ciclo.
¿Por qué es importante la fotosíntesis?
No es exagerado decir que no existiríamos sin la fotosíntesis. Si mañana otro asteroide que matara dinosaurios impactara la Tierra, su impacto inmediato sería la menor de nuestras preocupaciones; la hambruna multiplicaría muchas veces el número de muertos a medida que las nubes de polvo privaran a los cultivos de luz solar. Sólo sobrevivirían ciertas bacterias anaeróbicas, que no dependen del oxígeno y se alimentan de productos geoquímicos.
Además de mantenernos vivos a nosotros y a nuestros ancestros durante los últimos miles de millones de años, la fotosíntesis Recientemente se ha vuelto útil de maneras claramente modernas. Algunos científicos de plantas quieren optimizar sus mecanismos para diseñar cultivos más productivospor ejemplo, y más allá de eso, arroja luz sobre el funcionamiento de sistemas ambientales complejos.
Según los investigadores japoneses Ayumi Tanaka y Amane Makino, “la fotosíntesis es ahora un componente integral de los modelos de simulación utilizados para predecir el futuro de nuestro planeta”.
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Cody Cottier es un escritor colaborador de Discover a quien le encanta explorar grandes preguntas sobre el universo y nuestro planeta de origen, la naturaleza de la conciencia, las implicaciones éticas de la ciencia y más. Tiene una licenciatura en periodismo y producción de medios de la Universidad Estatal de Washington.