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¿Cómo desarrollaron las plantas la fotosíntesis?

Cuando la última misión Apolo se dirigía a la Luna hace cuatro décadas, uno de los astronautas tomó una instantánea que se encuentra entre las más famosas de la historia de la NASA. Es conocida como la fotografía de "mármol azul" porque muestra a la Tierra, a unas 28, 000 millas de distancia, como una esfera brillante, giratoria y sobre todo azul. El color dominante no fue sorprendente: es el color de los océanos, que cubren casi las tres cuartas partes del planeta.

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Pero la Tierra no es única en tener agua. Está en todas partes del universo; incluso ese vecino polvoriento, Marte, ahora es evidente, una vez estuvo inundado.

Lo que distingue a la Tierra no es de color azul sino verde, un verde que se aprecia mejor no desde el espacio, sino de cerca: en un césped suburbano recién cortado, en nenúfares en un estanque de ranas, en un grupo de abetos en la ladera de una montaña . Es el verde de la clorofila y de la fotosíntesis.

La fotosíntesis es la forma en que la naturaleza toma la energía solar, su forma de aprovechar toda esa energía luminosa que proviene del Sol. Las células solares modernas hacen esto con semiconductores, y la cosecha consiste en electrones, que fluyen después de ser excitados por fotones de luz. En la naturaleza, los electrones se excitan en el pigmento clorofila, pero ese es solo un primer paso. La energía se almacena finalmente en los enlaces químicos de los azúcares que, junto con el oxígeno, son productos de la fotosíntesis.

Esos productos transformaron la Tierra, el oxígeno endulzó la atmósfera y los azúcares que proporcionaron alimentos. Juntos, permitieron una floración larga y lenta de la vida que eventualmente incluyó muchos organismos, humanos entre ellos, que no pueden fotosintetizar.

Las plantas han estado utilizando la luz de esta manera primitiva para una gran parte de la existencia de la Tierra. Pero, ¿cómo obtuvieron la capacidad de fotosintetizar?

La respuesta corta es que lo robaron, hace aproximadamente mil millones y medio años, cuando organismos unicelulares llamados protistas engulleron bacterias fotosintéticas. Con el tiempo, a través de la transferencia de genes ayudados por un parásito, la bacteria absorbida se convirtió en una parte funcional del protista, permitiéndole transformar la luz solar en alimento. "Los tres lo hicieron posible", dice Debashish Bhattacharya, bióloga evolutiva de la Universidad de Rutgers. "El árbol de la vida implica mucha invención y robo". Existe una versión de esta pequeña máquina impulsada por la luz solar que contiene clorofila hasta el día de hoy en las células vegetales. Se llama cloroplasto.

Los científicos todavía están aprendiendo sobre el complejo proceso, llamado endosimbiosis, por el cual una célula, como un protista, por alguna razón absorbe otros seres vivos para crear algo completamente nuevo en biología.

Los análisis genéticos de las algas realizadas por Bhattacharya sugieren que el evento endosimbiótico fundamental que dotó a las plantas del motor de la fotosíntesis ocurrió solo una vez en la historia temprana de nuestro planeta, en un ancestro común: un único protista microscópico que hizo del verde el color más importante en la Tierra.

Este último hallazgo satisface un principio básico de la ciencia: la explicación más simple suele ser la mejor. La idea de que la endosimbiosis hubiera ocurrido una vez, antes de que los protistas divergieran y evolucionaran en diferentes especies, es mucho más sensata que la alternativa: esa endosimbiosis se repitió con cada nueva especie emergente.

La adquisición de la maquinaria de la fotosíntesis les dio a esos primeros organismos una gran ventaja evolutiva, una que explotaron fácilmente. Durante los millones de años que siguieron, esta capacidad de hacer uso de la energía del Sol ayudó a dar lugar a la gran diversidad de seres vivos en el planeta. Entonces, como ahora, la luz igualaba la vida.

¿Cómo desarrollaron las plantas la fotosíntesis?