Fotosíntesis

Un sauce y un ratón

Hacia 1640, el médico flamenco Jan Baptista van Helmont plantó un sauce de unos 2 kilos en una maceta con 90 kilos de tierra seca. Lo regó durante cinco años y luego lo pesó: el árbol había ganado unos 75 kilos, mientras que la tierra apenas había perdido unos 57 gramos. Concluyó que la planta se había hecho de agua. Estaba parcialmente en lo cierto. En 1771, el químico inglés Joseph Priestley colocó una ramita de menta dentro de un frasco cerrado donde una vela se había apagado y descubrió que, días después, el aire volvía a permitir la combustión y mantenía vivo a un ratón. Las plantas «restauraban» el aire.

En 1779 el neerlandés Jan Ingenhousz demostró que eso solo ocurría con luz y en las partes verdes. Jean Senebier probó que las plantas absorben dióxido de carbono, y en 1804 Nicolas-Théodore de Saussure confirmó que también incorporan agua. La receta estaba completa.

La ecuación de la vida

En términos generales, la fotosíntesis se resume así:

6 CO₂ + 6 H₂O + luz → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Seis moléculas de dióxido de carbono y seis de agua producen una de glucosa y seis de oxígeno. Ocurre en los cloroplastos, en dos etapas:

• Fase luminosa: en las membranas de los tilacoides, la clorofila absorbe luz roja y azul, y refleja la verde. Esa energía rompe moléculas de agua, libera oxígeno y genera ATP y NADPH.
• Ciclo de Calvin: en el estroma, la enzima RuBisCO fija el carbono del aire para armar azúcares. Melvin Calvin lo descifró usando carbono radiactivo y ganó el Nobel en 1961.

En 1941, Samuel Ruben y Martin Kamen usaron oxígeno pesado para probar que el oxígeno liberado viene del agua, no del CO₂.

Dato curioso: la RuBisCO es probablemente la proteína más abundante del planeta, aunque es sorprendentemente lenta y a veces se «equivoca» tomando oxígeno en lugar de CO₂.

El planeta que cambió de color

Las primeras en hacer fotosíntesis con liberación de oxígeno fueron las cianobacterias. Hace unos 2.400 millones de años, su actividad desencadenó la Gran Oxidación, cuando el oxígeno empezó a acumularse en la atmósfera. Fue una catástrofe para muchos microbios, pero abrió el camino a la vida compleja y a la capa de ozono. Los cloroplastos de las plantas actuales descienden de una cianobacteria que fue engullida por otra célula.

Cifras globales

Los organismos fotosintéticos fijan cada año alrededor de 100.000 millones de toneladas de carbono. Cerca de la mitad de esa producción la realiza el fitoplancton marino, no los bosques. La eficiencia es modesta: un cultivo típico convierte en biomasa apenas entre el 1 % y el 2 % de la luz que recibe. Algunas plantas tropicales, como el maíz y la caña de azúcar, usan una variante llamada fotosíntesis C4, más eficiente con calor y sol intenso. Por eso la caña prospera en el clima de Paraguay. Entender y mejorar este proceso es hoy una de las claves para alimentar a una población que supera los 8.000 millones de personas.