Produtos básicos da fotossíntese

Evolução do processo

Embora a vida e a qualidade da atmosfera hoje dependam da fotossíntese, é provável que as plantas verdes tenham evoluído muito depois das primeiras células vivas. Quando a Terra era jovem, tempestades elétricas e radiação solar provavelmente forneceram a energia para a síntese de moléculas complexas a partir de moléculas mais simples abundantes, como água, amônia e metano. As primeiras células vivas provavelmente evoluíram a partir desses complexos moléculas (veja a vida: Produção de polímeros). Por exemplo, a junção acidental (condensação) do aminoácido glicina e do acetato de ácido graxo pode ter formado moléculas orgânicas complexas conhecidas como porfirinas. Essas moléculas, por sua vez, podem ter evoluído ainda mais ela em moléculas coloridas chamadas pigmentos – por exemplo, clorofilas de plantas verdes, bacterioclorofila de bactérias fotossintéticas, hemina (o pigmento vermelho do sangue) e citocromos, um grupo de moléculas de pigmento essenciais na fotossíntese e na respiração celular.

As células coloridas primitivas tiveram então que desenvolver mecanismos para usar a energia luminosa absorvida por seus pigmentos. No início, a energia pode ter sido usada imediatamente para iniciar reações úteis para a célula. Como o processo de utilização da energia luminosa continuou a evoluir, no entanto, uma parte maior da energia luminosa absorvida provavelmente foi armazenada como energia química, para ser usada para manter a vida. As plantas verdes, com sua capacidade de usar a energia da luz para converter dióxido de carbono e água em carboidratos e oxigênio, são o ponto culminante desse processo evolutivo.

As primeiras células oxigenadas (produtoras de oxigênio) provavelmente foram as azuis algas verdes (cianobactérias), que surgiram há cerca de dois bilhões a três bilhões de anos. Acredita-se que esses organismos microscópicos aumentaram muito o conteúdo de oxigênio da atmosfera, tornando possível o desenvolvimento de organismos aeróbicos (que usam oxigênio). As cianófitas são células procarióticas; ou seja, eles não contêm partículas subcelulares (organelas) delimitadas por membrana, como núcleos e cloroplastos. As plantas verdes, em contraste, são compostas de células eucarióticas, nas quais o aparato fotossintético está contido nos cloroplastos ligados à membrana. As sequências completas do genoma de cianobactérias e plantas superiores fornecem evidências de que os primeiros eucariotos fotossintéticos foram provavelmente as algas vermelhas que se desenvolveram quando células eucarióticas não fotossintéticas engolfaram as cianobactérias. Dentro das células hospedeiras, essas cianobactérias evoluíram para cloroplastos.

Existem várias bactérias fotossintéticas que não são oxigenadas (por exemplo, as bactérias sulfurosas discutidas anteriormente). O caminho evolutivo que levou a essas bactérias divergiu daquele que resultou em organismos oxigenados. Além da ausência de produção de oxigênio, a fotossíntese não oxigenada difere da fotossíntese oxigenada de duas outras maneiras: a luz de comprimentos de onda mais longos é absorvida e usada por pigmentos chamados bacterioclorofilas, e compostos reduzidos que não sejam água (como sulfeto de hidrogênio ou moléculas orgânicas) fornecem a elétrons necessários para a redução do dióxido de carbono.