Como descobriram que as plantas fazem fotossíntese?

O termo fotossíntese significa, literalmente, “síntese usando a luz”.

Os organismos fotossintéticos captam e utilizam a energia solar para oxidar H2O, liberando O2.

E para reduzir CO2, produzindo compostos orgânicos, primariamente açúcares.

Esta energia estocada nas moléculas orgânicas é utilizada nos processos celulares da planta e serve como fonte de
energia para todas as formas de vida.

Mas como descobriram que a fotossíntese acontecia?

A fotossíntese que conhecemos hoje é resultado do estudo de diversos pesquisadores.

E de muitos anos de pesquisa.

Na Grécia antiga acreditava-se que as plantas obtinham do solo e da água todos os elementos necessários ao seu crescimento.

Só no século 18, mais precisamente em 1727, que Stephan Hales sugeriu que parte da nutrição da planta dependia da atmosfera, tendo a luz papel importante neste processo.

Nesta época, ainda não se conhecia a composição química do ar e nem se tinha ideia de como acontecia a respiração dos animais.

Os alquimistas, tentando explicar o fenômeno da combustão, criaram a teoria de que quando, por exemplo, uma vela queimava havia a produção de uma “substância tóxica”, denominada flogisto (fluido produzido como resultado da combustão), que fazia com que o ar se tornasse impuro ou contaminado.

Em 1771, o inglês Joseph Priestley descobriu que se um rato era colocado sob uma campânula juntamente com uma vela acesa, depois de algum tempo o animal morria.

Sua interpretação foi que o ar estava contaminado devido a combustão da vela, a qual produzia “flogisto”.

Quando ele substituiu o rato por uma planta, ela se desenvolveu normalmente.

Isto foi interpretado por ele como sendo devido à capacidade que têm as plantas de purificar o ar.

Ou seja, de “desflogistá-lo”.

Ao tomar conhecimento das experiências de Priestley, o cientista holandês Jan Ingen-Housz deu continuidade ao trabalho.

E em 1779 concluiu que a “purificação do ar” feita pelas plantas dependia da luz.

E que isto só ocorria nas partes verdes da planta.

As partes não verdes (raízes, por exemplo) comportavam-se de maneira idêntica aos animais.

Nesta época, o químico francês Antoine Lavoisier esclareceu o fenômeno da combustão.

Demonstrando que neste processo o que ocorre é o consumo de oxigênio com consequente liberação de gás carbônico, colocando por terra a teoria do flogisto.

De posse desta informação, Ingen-Housz e o suíço Jean Senebier (1782) concluíram que o CO2 existente no ar era a fonte de carbono para a formação da matéria orgânica vegetal.

O suíço Nicholas de Saussure (1804) chegou a conclusão de que a água era também um reagente da fotossíntese.

Além disto, ele demonstrou claramente que na presença de luz as plantas absorviam CO2 e liberavam O2 e que no escuro acontecia o inverso.

Durante o restante do século 19 as contribuições dos alemães Julius Robert Meyer (1842) e Julius von Sachs (1864) permitiram entender a fotossíntese, não só como um processo de trocas gasosas.

Mas, também, como um processo em que há síntese de matéria orgânica e transformação de energia luminosa em energia química.

Em 1905, o fisiologista inglês F. F. Blackman, estudando os efeitos da temperatura, da concentração de CO2 e da intensidade luminosa sobre a fotossíntese, chegou à importante conclusão de que este processo consistia de dois tipos de reações.

As que dependiam da luz e aquelas que ocorriam no escuro.

As reações da luz eram rápidas e a temperatura não as afetava.

Já as reações do escuro eram lentas e dependiam da temperatura.

Ou seja, as reações da luz eram fotoquímicas e as do escuro eram bioquímicas.

Durante a década de 1920, o microbiologista holandês C. B. van Niel observou que existiam bactérias que eram capazes de fotossintetizar.

Mas que não liberavam O2 durante este processo.

Ele observou também que estes microrganismos, ao invés de H2O usavam H2S como reagente da fotossíntese.

Ou seja nestes organismos a equação da fotossíntese era:

A comparação da equação acima com a da fotossíntese de plantas verdes o levou a concluir que H2O e H2S desempenham papel semelhante, isto é, são doadores de hidrogênio.

Portanto, a equação geral da fotossíntese pode ser escrita como:

Além disso, ele postulou que o O2 liberado na fotossíntese provém da água e não do CO2, como se imaginava na época.

Foi também este cientista holandês que lançou a ideia de que a luz é que produz o agente redutor (H).

E o agente oxidante (oxigênio) era produzido a partir da água, processo que ele denominou de fotólise da água.

O bioquímico inglês Robert Hill (1937) demonstrou que preparações contendo fragmentos de folhas ou cloroplastos isolados, na presença de água, luz e de um aceptor artificial de elétrons ou de hidrogênio (oxalato férrico, cianeto férrico ou ferricianeto de potássio) podiam provocar a liberação de oxigênio.

Ou seja:

Esta reação (liberação de O2 na presença de luz) ficou conhecida como reação de Hill.

Infelizmente, ele não conseguiu demonstrar naquela época, que o CO2 funcionava como aceptor de elétrons ou de hidrogênio.

No início da década de 1940, o fisiologista americano Robert Emerson postulou que na fotossíntese deveriam existir, pelo menos, duas reações luminosas (dois sistemas de pigmentos).

Sua conclusão baseou-se nos estudos por ele realizados sobre eficiência fotossintética em função do comprimento de onda da luz incidente.

Os resultados de seus estudos, realizados com algas, podem ser assim resumidos: