Productos básicos de la fotosíntesis

Evolución del proceso

Aunque la vida y la calidad de la atmósfera actual dependen de la fotosíntesis, es probable que las plantas verdes hayan evolucionado mucho después de las primeras células vivas. Cuando la Tierra era joven, las tormentas eléctricas y la radiación solar probablemente proporcionaron la energía para la síntesis de moléculas complejas a partir de otras abundantes y más simples, como el agua, el amoníaco y el metano. Las primeras células vivas probablemente evolucionaron a partir de estos complejos (ver vida: Producción de polímeros). Por ejemplo, la unión accidental (condensación) del aminoácido glicina y el acetato de ácido graso puede haber formado moléculas orgánicas complejas conocidas como porfirinas. Estas moléculas, a su vez, pueden haber evolucionado más en moléculas coloreadas llamadas pigmentos, por ejemplo, clorofilas de plantas verdes, bacterioclorofila de bacterias fotosintéticas, hemina (el pigmento rojo de la sangre) y citocromos, un grupo de moléculas de pigmento esenciales tanto en la fotosíntesis como en la respiración celular.

Las células coloreadas primitivas tuvieron que desarrollar mecanismos para utilizar la energía luminosa absorbida por sus pigmentos. Al principio, la energía puede haberse utilizado inmediatamente para iniciar reacciones útiles para la célula. Sin embargo, a medida que el proceso de utilización de la energía luminosa siguió evolucionando, una gran parte de la energía luminosa absorbida probablemente se almacenó como energía química, para ser utilizada para mantener la vida. Las plantas verdes, con su capacidad de utilizar la energía de la luz para convertir el dióxido de carbono y el agua en carbohidratos y oxígeno, son la culminación de este proceso evolutivo.

Las primeras células oxigenadas (productoras de oxígeno) probablemente fueron las azules. algas verdes (cianobacterias), que aparecieron hace unos dos mil millones a tres mil millones de años. Se cree que estos organismos microscópicos han aumentado considerablemente el contenido de oxígeno de la atmósfera, haciendo posible el desarrollo de organismos aeróbicos (que utilizan oxígeno). Las cianofitas son células procariotas; es decir, no contienen partículas subcelulares distintas encerradas en membranas (orgánulos), como núcleos y cloroplastos. Las plantas verdes, por el contrario, están compuestas por células eucariotas, en las que el aparato fotosintético está contenido dentro de los cloroplastos unidos a la membrana. Las secuencias del genoma completo de las cianobacterias y plantas superiores proporcionan evidencia de que los primeros eucariotas fotosintéticos probablemente fueron las algas rojas que se desarrollaron cuando las células eucariotas no fotosintéticas engullían las cianobacterias. Dentro de las células huésped, estas cianobacterias evolucionaron a cloroplastos.

Hay una serie de bacterias fotosintéticas que no son oxigenicas (por ejemplo, las bacterias del azufre que se discutieron anteriormente). La vía evolutiva que condujo a estas bacterias divergió de la que resultó en organismos oxigenicos. Además de la ausencia de producción de oxígeno, la fotosíntesis no oxigenada se diferencia de la fotosíntesis oxigenada en otras dos formas: la luz de longitudes de onda más largas es absorbida y utilizada por pigmentos llamados bacterioclorofilas, y compuestos reducidos distintos del agua (como el sulfuro de hidrógeno o moléculas orgánicas) proporcionan electrones necesarios para la reducción de dióxido de carbono.