La síntesis vegetal de nutrientes a partir de la energía luminosa se comprendió por etapas.
Como muchos otros descubrimientos, el de la fotosíntesis se realizó antes de que su concepto fuera esbozado.
El experimento de Priestley
En 1771, el inglés Priestley, preocupado por las teorías de la época sobre el flogisto y la naturaleza del aire, comienza una serie de experimentos que no tienen mucho que ver con la fotosíntesis. Se ocupa de lo que denomina la «bondad» del aire, es decir, su utilidad para la respiración. Con este fin, pone un ratón bajo una campana de vidrio y observa que su respiración disminuye en una quinta parte el volumen total de aire; luego pone una planta, y descubre que este volumen se recupera. Sus medidas sólo son, por tanto, cuantitativas, puesto que no descubrirá el oxígeno hasta tres años después, más tarde aún de que Lavoisier inaugure los comienzos del análisis químico del aire según los métodos modernos.
La respiración vegetal
La innovación técnica de Priestley es ya apreciable. En el campo de la fotosíntesis propiamente dicho, su principal contribución consiste en el descubrimiento de que las plantas producen lo que denomina «aire deflogistizado», en realidad oxígeno, y en que este fenómeno sólo tiene lugar en presencia de la luz. Establece, en consecuencia, las bases del concepto de fotosíntesis.
En 1779, el holandés Ingen Housz, familiarizado con el concepto de oxígeno, retoma las observaciones de Priestley y descubre que las plantas producen mucho oxígeno de día, pero que, por la noche, producen anhídrido carbónico, introduciendo los conceptos de respiración diurna y respiración nocturna. Basándose en su descubrimiento, llega por inducción a la hipótesis de que el oxígeno que se desprende durante el día proviene de la descomposición del agua. Sagaz observador, Ingen Housz se da cuenta asimismo de que las partes no verdes de las plantas siempre producen anhídrido carbónico. Se halla, por tanto, sobre la pista del papel de la clorofila, pero detiene en este punto su excelente observación.
El suizo Senebier recoge el testigo y, en 1872, descubre que una planta no puede vivir en un entorno carente de anhídrido carbónico.
En 1804, otro suizo, Saussure, establece una relación entre el agua absorbida por el sol, el anhídrido carbónico y el crecimiento de las plantas. En realidad, vuelve a realizar, probablemente sin saberlo, la observación empírica que el inglés Hales había realizado en 1724 (Hales tuvo incluso la notable intuición de que las plantas tomaban «algo» del aire...).
Todavía faltaba mucho para conocer los fenómenos fundamentales de la fotosíntesis, término que hasta 1898 no acuñaría el inglés Barnes. Pero se avanzó en esa dirección con otro descubrimiento, el del francés Garreau en 1850: todos los seres vivos tienen de modo permanente respiración de tipo diurno -es decir, desprenden anhídrido carbónico-, salvo las plantas, que son las únicas que asocian la respiración -el intercambio gaseoso con la asimilación clorofílica.
La etapa siguiente más importante, el descubrimiento de granos de almidón en la clorofila, la protagonizó el alemán von Mohr y se inició en 1845. Fue completada por una observación importante: la clorofila existe antes de la formación del almidón. Hay que tener en cuenta que el perfeccionamiento del microscopio y de los protocolos de experimentación facilitan cada vez más los descubrimientos. En 1857, el francés Gris, que había cultivado plantas en ausencia de luz, descubrió que los granos de almidón habían desaparecido.
No se llegó a la síntesis de todos estos descubrimientos hasta que el alemán von Sachs descubrió, en primer lugar, que la clorofila no está extendida por toda la planta, sino contenida en minúsculos órganos que posteriormente se denominarán cloroplastos, que las plantas no sintetizan almidón en ausencia de cloroplastos y, por último, que el almidón es el primer producto visible de la fotosíntesis, pero sin duda, no el único. Sachs descubre asimismo que las plantas sin clorofila no sintetizan almidón, sino otros hidratos de carbono.
Sus estudios se prolongan hasta 1864, cuando por fin obtiene la fórmula química de la fotosíntesis: 6CO2 + 6H20+ energía solar ==> C6H1206 + 602, que explica parcialmente la formación de hidratos de carbono. Ese mismo año, el francés Boussingault completa el descubrimiento al demostrar que el volumen de oxígeno desprendido es igual al de anhídrido carbónico absorbido. La investigación sobre la fotosíntesis, que aún en el siglo XX no ha finalizado, va perfeccionando lentamente la comprensión del singular mecanismo por el que los vegetales emplean la luz para fabricar hidratos de carbono.
Las etapas finales
Las etapas más importantes son los descubrimientos de las fases de la fotosíntesis, que inician el ruso Timiriasev (1877) y el alemán Engelmann (1881) y que continúan los americanos Blackmann (1905), Emerson (1921) y Arnold (1924). Estos botánicos, entre otros muchos, establecen que la clorofila capta primero la energía solar, pasando a un estado de activación molecular; uno de los electrones se escapa de la molécula y toma parte en la hidrólisis del agua, lo que provoca una cadena de reacciones químicas que preparan la segunda fase, en la que un azúcar se hidroliza en presencia de anhídrido carbónico para formar otros azúcares.
1966, el americano Calvin descubre otro tipo de fotosíntesis, llamada C4, que llevan a cabo dos tipos de células clorofílicas y que permite a algunas plantas (gramíneas tropicales y amarantáceas) usar completamente el anhídrido carbónico del aire con menos agua que la fotosíntesis corriente.
Fotosíntesis
ResponderEliminarPriestley, 1772; Ingen Housz, 1779; Senebier, 1782; Saussure, 1802; Sachs, 1864
La luz sólida
La síntesis vegetal de nutrientes a partir de la energía luminosa se comprendió por etapas.
Como muchos otros descubrimientos, el de la fotosíntesis se realizó antes de que su concepto fuera esbozado.
El experimento de Priestley
En 1771, el inglés Priestley, preocupado por las teorías de la época sobre el flogisto y la naturaleza del aire, comienza una serie de experimentos que no tienen mucho que ver con la fotosíntesis. Se ocupa de lo que denomina la «bondad» del aire, es decir, su utilidad para la respiración. Con este fin, pone un ratón bajo una campana de vidrio y observa que su respiración disminuye en una quinta parte el volumen total de aire; luego pone una planta, y descubre que este volumen se recupera. Sus medidas sólo son, por tanto, cuantitativas, puesto que no descubrirá el oxígeno hasta tres años después, más tarde aún de que Lavoisier inaugure los comienzos del análisis químico del aire según los métodos modernos.
La respiración vegetal
La innovación técnica de Priestley es ya apreciable. En el campo de la fotosíntesis propiamente dicho, su principal contribución consiste en el descubrimiento de que las plantas producen lo que denomina «aire deflogistizado», en realidad oxígeno, y en que este fenómeno sólo tiene lugar en presencia de la luz. Establece, en consecuencia, las bases del concepto de fotosíntesis.
En 1779, el holandés Ingen Housz, familiarizado con el concepto de oxígeno, retoma las observaciones de Priestley y descubre que las plantas producen mucho oxígeno de día, pero que, por la noche, producen anhídrido carbónico, introduciendo los conceptos de respiración diurna y respiración nocturna. Basándose en su descubrimiento, llega por inducción a la hipótesis de que el oxígeno que se desprende durante el día proviene de la descomposición del agua. Sagaz observador, Ingen Housz se da cuenta asimismo de que las partes no verdes de las plantas siempre producen anhídrido carbónico. Se halla, por tanto, sobre la pista del papel de la clorofila, pero detiene en este punto su excelente observación.
El suizo Senebier recoge el testigo y, en 1872, descubre que una planta no puede vivir en un entorno carente de anhídrido carbónico.
En 1804, otro suizo, Saussure, establece una relación entre el agua absorbida por el sol, el anhídrido carbónico y el crecimiento de las plantas. En realidad, vuelve a realizar, probablemente sin saberlo, la observación empírica que el inglés Hales había realizado en 1724 (Hales tuvo incluso la notable intuición de que las plantas tomaban «algo» del aire...).
Todavía faltaba mucho para conocer los fenómenos fundamentales de la fotosíntesis, término que hasta 1898 no acuñaría el inglés Barnes. Pero se avanzó en esa dirección con otro descubrimiento, el del francés Garreau en 1850: todos los seres vivos tienen de modo permanente respiración de tipo diurno -es decir, desprenden anhídrido carbónico-, salvo las plantas, que son las únicas que asocian la respiración -el intercambio gaseoso con la asimilación clorofílica.
La etapa siguiente más importante, el descubrimiento de granos de almidón en la clorofila, la protagonizó el alemán von Mohr y se inició en 1845. Fue completada por una observación importante: la clorofila existe antes de la formación del almidón. Hay que tener en cuenta que el perfeccionamiento del microscopio y de los protocolos de experimentación facilitan cada vez más los descubrimientos. En 1857, el francés Gris, que había cultivado plantas en ausencia de luz, descubrió que los granos de almidón habían desaparecido.
La fórmula de Sachs
ResponderEliminarNo se llegó a la síntesis de todos estos descubrimientos hasta que el alemán von Sachs descubrió, en primer lugar, que la clorofila no está extendida por toda la planta, sino contenida en minúsculos órganos que posteriormente se denominarán cloroplastos, que las plantas no sintetizan almidón en ausencia de cloroplastos y, por último, que el almidón es el primer producto visible de la fotosíntesis, pero sin duda, no el único. Sachs descubre asimismo que las plantas sin clorofila no sintetizan almidón, sino otros hidratos de carbono.
Sus estudios se prolongan hasta 1864, cuando por fin obtiene la fórmula química de la fotosíntesis: 6CO2 + 6H20+ energía solar ==> C6H1206 + 602, que explica parcialmente la formación de hidratos de carbono. Ese mismo año, el francés Boussingault completa el descubrimiento al demostrar que el volumen de oxígeno desprendido es igual al de anhídrido carbónico absorbido. La investigación sobre la fotosíntesis, que aún en el siglo XX no ha finalizado, va perfeccionando lentamente la comprensión del singular mecanismo por el que los vegetales emplean la luz para fabricar hidratos de carbono.
Las etapas finales
Las etapas más importantes son los descubrimientos de las fases de la fotosíntesis, que inician el ruso Timiriasev (1877) y el alemán Engelmann (1881) y que continúan los americanos Blackmann (1905), Emerson (1921) y Arnold (1924). Estos botánicos, entre otros muchos, establecen que la clorofila capta primero la energía solar, pasando a un estado de activación molecular; uno de los electrones se escapa de la molécula y toma parte en la hidrólisis del agua, lo que provoca una cadena de reacciones químicas que preparan la segunda fase, en la que un azúcar se hidroliza en presencia de anhídrido carbónico para formar otros azúcares.
1966, el americano Calvin descubre otro tipo de fotosíntesis, llamada C4, que llevan a cabo dos tipos de células clorofílicas y que permite a algunas plantas (gramíneas tropicales y amarantáceas) usar completamente el anhídrido carbónico del aire con menos agua que la fotosíntesis corriente.