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Fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas verdes y otros organismos determinados transforman la energía luminosa en energía química. Durante la fotosíntesis en las plantas verdes, la energía de la luz se captura y se utiliza para convertir agua, dióxido de carbono y minerales en oxígeno y compuestos orgánicos ricos en energía.
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¿Por qué es importante la fotosíntesis?
La fotosíntesis es fundamental para la existencia de la gran mayoría de la vida en la Tierra. Es la forma en que prácticamente toda la energía de la biosfera se vuelve disponible para los seres vivos. Como productores primarios, los organismos fotosintéticos forman la base de las redes tróficas de la Tierra y son consumidos directa o indirectamente por todas las formas de vida superiores. Además, casi todo el oxígeno de la atmósfera se debe al proceso de fotosíntesis. Si cesara la fotosíntesis, pronto habría poca comida u otra materia orgánica en la Tierra, la mayoría de los organismos desaparecerían y la atmósfera de la Tierra eventualmente quedaría casi desprovista de oxígeno gaseoso.
¿Cuál es la fórmula básica para la fotosíntesis?
El proceso de fotosíntesis se escribe comúnmente como: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2. Esto significa que los reactivos, seis moléculas de dióxido de carbono y seis moléculas de agua, se convierten mediante la energía lumínica capturada por la clorofila (como lo indica la flecha) en una molécula de azúcar y seis moléculas de oxígeno, los productos. El organismo utiliza el azúcar y el oxígeno se libera como subproducto.
¿Qué organismos pueden realizar la fotosíntesis?
La capacidad de fotosíntesis se encuentra tanto en organismos eucariotas como procariotas. Los ejemplos más conocidos son las plantas, ya que todas las especies parasitarias o micoheterotróficas, salvo unas pocas, contienen clorofila y producen su propio alimento. Las algas son el otro grupo dominante de organismos fotosintéticos eucariotas. Todas las algas, que incluyen kelps masivos y diatomeas microscópicas, son importantes productores primarios. Las cianobacterias y ciertas bacterias de azufre son procariotas fotosintéticos, en los que se desarrolló la fotosíntesis. Se cree que ningún animal es capaz de realizar la fotosíntesis de forma independiente, aunque la babosa de mar verde esmeralda puede incorporar temporalmente cloroplastos de algas en su cuerpo para la producción de alimentos.
Sería imposible sobreestimar la importancia de la fotosíntesis en el mantenimiento de la vida en la Tierra. Si cesara la fotosíntesis, pronto habría poca comida u otra materia orgánica en la Tierra. La mayoría de los organismos desaparecerían y, con el tiempo, la atmósfera de la Tierra quedaría casi desprovista de oxígeno gaseoso. Los únicos organismos capaces de existir en tales condiciones serían las bacterias quimiosintéticas, que pueden utilizar la energía química de ciertos compuestos inorgánicos y, por lo tanto, no dependen de la conversión de energía luminosa.
Energía producida por la fotosíntesis realizada por las plantas hace millones de años es responsable de los combustibles fósiles (es decir, carbón, petróleo y gas) que alimentan a la sociedad industrial. En épocas pasadas, las plantas verdes y los pequeños organismos que se alimentaban de plantas aumentaron más rápido de lo que se consumían, y sus restos se depositaron en la corteza terrestre por sedimentación y otros procesos geológicos. Allí, protegidos de la oxidación, estos restos orgánicos se convirtieron lentamente en combustibles fósiles. Estos combustibles no solo proporcionan gran parte de la energía utilizada en las fábricas, los hogares y el transporte, sino que también sirven como materia prima para los plásticos y otros productos sintéticos. Desafortunadamente, la civilización moderna está consumiendo en unos pocos siglos el exceso de producción fotosintética acumulada durante millones de años. En consecuencia, el dióxido de carbono que se ha eliminado del aire para producir carbohidratos en la fotosíntesis durante millones de años se devuelve a un ritmo increíblemente rápido.La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra está aumentando más rápido que nunca en la historia de la Tierra, y se espera que este fenómeno tenga importantes implicaciones en el clima de la Tierra.
Requisitos de alimentos, materiales y energía en un mundo donde La población humana está creciendo rápidamente y ha creado la necesidad de aumentar tanto la cantidad de fotosíntesis como la eficiencia de convertir la producción fotosintética en productos útiles para las personas. Una respuesta a esas necesidades, la llamada Revolución Verde, que comenzó a mediados del siglo XX, logró enormes mejoras en el rendimiento agrícola mediante el uso de fertilizantes químicos, el control de plagas y enfermedades de las plantas, el fitomejoramiento y la labranza mecanizada, la cosecha, y procesamiento de cultivos. Este esfuerzo limitó las hambrunas severas a unas pocas áreas del mundo a pesar del rápido crecimiento de la población, pero no eliminó la desnutrición generalizada. Además, a principios de la década de 1990, el ritmo al que aumentaron los rendimientos de los principales cultivos comenzó a disminuir. Esto fue especialmente cierto para el arroz en Asia. Los costos crecientes asociados con el mantenimiento de altas tasas de producción agrícola, que requerían insumos cada vez mayores de fertilizantes y pesticidas y el desarrollo constante de nuevas variedades de plantas, también se volvieron problemáticos para los agricultores en muchos países.
Se pronosticaba que una segunda revolución agrícola, basada en la ingeniería genética vegetal, conduciría a aumentos en la productividad de las plantas y, por lo tanto, aliviaría parcialmente la desnutrición. Desde la década de 1970, los biólogos moleculares han poseído los medios para alterar el material genético de una planta (ácido desoxirribonucleico o ADN) con el objetivo de lograr mejoras en la resistencia a enfermedades y sequías, rendimiento y calidad del producto, resistencia a las heladas y otras propiedades deseables. Sin embargo, estos rasgos son intrínsecamente complejos y el proceso de realizar cambios en las plantas de cultivo mediante la ingeniería genética ha resultado ser más complicado de lo previsto. En el futuro, tal ingeniería genética puede resultar en mejoras en el proceso de fotosíntesis, pero en las primeras décadas del siglo XXI, aún tenía que demostrar que podría aumentar drásticamente el rendimiento de los cultivos.
Otra área intrigante en El estudio de la fotosíntesis ha supuesto el descubrimiento de que ciertos animales son capaces de convertir la energía luminosa en energía química. La babosa de mar verde esmeralda (Elysia chlorotica), por ejemplo, adquiere genes y cloroplastos de Vaucheria litorea, un alga que consume, lo que le confiere una capacidad limitada para producir clorofila. Cuando se asimilan suficientes cloroplastos, la babosa puede renunciar a la ingestión de alimentos. El pulgón del guisante (Acyrthosiphon pisum) puede aprovechar la luz para fabricar el compuesto rico en energía trifosfato de adenosina (ATP); esta capacidad se ha relacionado con la fabricación de pigmentos carotenoides por parte del pulgón.