Professora Evelyn: Origem da fotossíntese

“O que guia a vida é... um pequeno fluxo, mantido pela luz do Sol”, por Albert Szent-Györgyi (apud Evert & Eichhirn, 2014)

Fotossíntese é um fenômeno natural e típico de seres autótrofos, ou seja, de organismos capazes de produzir o próprio alimento. A realização da fotossíntese acontece em presença de energia luminosa. Desta forma, a produção do alimento em seres autótrofos ocorre quando os pigmentos fotossintéticos absorvem luz. A clorofila é um destes pigmentos e ficam armazenadas em cloroplastos (ou plastídios), organelas celulares específicas para estes seres vivos. Assim, pode-se dizer que a fotossíntese é a conversão de energia luminosa, quando capta luz a partir de clorofila e a converte em energia química, quando sintetiza carboidratos, fonte de nutriente responsável pela realização das funções vitais dos seres autótrofos.

Historicamente, filósofos gregos incluindo Aristóteles acreditavam que alguns seres vivos, como as plantas, retiravam o alimento do solo. Porém, o médico belga Jan Baptista van Helmont (1577-1644) ao observar um salgueiro em um recipiente de vidro apenas em presença de água, notou um aumento de peso e concluiu que as substâncias produzidas pela planta eram oriundas do hidrogênio provindo da água. Ao final do século XVIII, em 1771, o cientista Joseph Priestley foi responsável pela descoberta da absorção de dióxido de carbono (CO₂) pelas plantas e, com isso, afirmava que “as plantas limpam e purificam o ar”. Pois as plantas absorvem dióxido de carbono liberados durante a respiração de organismos, ou através da combustão e liberam oxigênio, que por sua vez será absorvido por organismos. Em 1796, o médico holandês, Jan Ingenhousz confirmou a proposição de Priestley sobre o ar restaurado pelas plantas e acrescenta que tal fenômeno ocorre apenas em presença de luz pelas partes verdes das plantas. Ingenhousz acreditava que o oxigênio liberado na reação da fotossíntese era oriundo do dióxido de carbono, assim como os carbonos do carboidrato. Esta hipótese foi aceita por muito tempo, mas descartada pelo ainda estudante de graduação, C. B. van Niel que investigava a fotossíntese realizada pelas bactérias púrpuras sulfurosas. Estas bactérias utilizam sulfeto de hidrogênio ao invés de água e percebe que o oxigênio proveniente da fotossíntese não era oriundo do dióxido de carbono e sim das moléculas de água. Pois durante a fotossíntese realizada por estas bactérias não havia liberação de oxigênio. Portanto, a seguinte equação para a fotossíntese passou a ser aceita pela comunidade científica:

$CO_2+2H_2A\xrightarrow{\text{luz}}(CH_2O)+H_2O+2A$

Em plantas verdes e algas, H₂A representa a molécula de água (H2O), enquanto que para bactérias púrpuras sulfurosas representa o sulfeto de hidrogênio (H₂S). Para confirmar a teoria de van Niel, Robin Hill em 1937 demonstrou que a liberação de oxigênio em presença de luz e sem a presença de dióxido de carbono. Em 1941, Samuel Ruben e Martin Kamen usaram o isótopo pesado do oxigênio, ¹⁸O para rastrear a liberação do oxigênio durante a fotossíntese e confirmaram que este oxigênio é oriundo da água. Assim, a equação balanceada utilizada até hoje para a fotossíntese e que acontece em algas e plantas verdes está representada da seguinte maneira:

$3CO_2+6H_2O\xrightarrow{\text{Luz}}C_3H_6O_3+3O_2+3H_2O$

A reação acima infere que são necessárias seis moléculas de água para a obtenção de carboidratos a partir da quebra de três moléculas de carbono. E para que isso ocorra é necessária à presença de luz, como indicado por Ingenhousz. Contudo, em 1905, o fisiologista vegetal F. F. Blackman demonstrou que a fotossíntese é um sistema mais complexo e possui duas etapas, uma dependente da luz e outra independente. Resumidamente, sabe-se que o oxigênio é produzido na fase clara, enquanto que o carboidrato é sintetizado na fase escura.

Acredita-se que a fotossíntese surgiu no planeta após o evento de endossimbiose sequencial responsável pelo surgimento de mitocôndrias e cloroplastos a partir da simbiose entre organismos unicelulares eucarióticos e procarióticos.