Poucos
livros tratam da origem dos organismos fotossintetizantes. Neste texto aponto
as teorias que discutem a origem desses organismos fotossintetizantes. Para o
presente texto utilizou-se o livro: Biologia vegetal de Eurico Cabral editora
EDUSP.
Os
primeiros seres vivos que deram origem as plantas são desconhecidos. Mas teriam
sido seres unicelulares capazes de realizar fotossíntese e viviam dentro do
mar, se deslocando dentro de massas de água que os carregavam, e possivelmente
desenvolveram sensores captadores e direcionadores ao foco de luz para realizar
a fotossíntese.
De acordo
com a biologia molecular os eucariotos se dividiram em diversas linhagens
filogenéticas; Animais, (metazoários invertebrados e vertebrados), fungos,
plantas (com clorofila A e B, terrestres e algas verdes), algas vermelhas e
e
Poucos
livros tratam da origem dos organismos fotossintetizantes. Neste texto aponto
as teorias que discutem a origem desses organismos fotossintetizantes. Para o
presente texto utilizou-se o livro: Biologia vegetal de Eurico Cabral editora
EDUSP.Os
primeiros seres vivos que deram origem as plantas são desconhecidos. Mas teriam
sido seres unicelulares capazes de realizar fotossíntese e viviam dentro do
mar, se deslocando dentro de massas de água que os carregavam, e possivelmente
desenvolveram sensores captadores e direcionadores ao foco de luz para realizar
a fotossíntese stramenopilas (algas pardas, diatomáceas e outras algas com clorofila A e C).
Segundo o
botânico alemão Schimper em 1883, os eucariotos surgiram de endossimbioses
múltiplas. No caso da mitocôndria, um protozoário primitivo fagocitou uma
bactéria aeróbica e por algum problema enzimático a associação teria sido
vantajosa para ambos, as bactérias fagocitadas foram reduzindo, diferenciações
de lamelas formam ganhando invaginações da membrana plasmática até se
transformarem nessas estruturas nas quais conhecemos hoje.
Essa
teoria foi formalizada por Altmann em 1890 e em seguida Mereschkowsky em 1905
afirmou que um procedimento semelhante teria ocorrido com os cloroplastos.
Pode-se dizer que as plantas eucariotas podem ser fruto de uma polissimbiose,
ou seja, formado por organismos quadrigênomicos, um genoma nuclear do organismo
fagocitante e mais três genomas bacterianos: aeróbicos, cianobacterias e
espiroquetas. As células clorofiladas teriam surgido de forma autógena, com
mudanças graduais em um processo evolutivo lento. As primeiras algas a surgirem
foram as Cianobacterias e Proclorofitas estritamente procariotas,
posteriormente com a origem dos eucariotos surgiram os outros grupos de algas
que são estritamente eucariotas.
Talvez o
primeiro avanço na complexidade das plantas tenha sido dado pela formação de
indivíduos pluricelulares. A pluralidade nas plantas ainda é um mistério para a
ciência, mas algumas hipóteses podem explicar esse primeiro passo.
As
primeiras colônias podem ter surgido com a não separação das células filhas
após a divisão celular. As células filhas ficaram retidas em uma bainha de
mucilagem que envolvia a célula mãe. Isso é uma forte evidencia levando em
consideração que em algumas colônias isso realmente acontece. As células são
mantidas unidas por uma matriz gelatinosa. Em algumas colônias o número de
célula não aumenta com o tempo, essas colônias em que o numero de células é mantido
o mesmo do inicio ao fim recebem o nome de cenóbio. Formar colônias pode
ser vantajoso em relação a indivíduos isolados.
Muitas
vezes é difícil saber se formam realmente uma colônia uma vez que eles podem se
apresentar de forma intermediaria, sendo difícil saber se realmente são
coloniais ou se apenas estão aglomerados
Alguns
representantes ainda vivos parecem demonstrar exemplos dessa transição de
unicelular para a pluricelularidade. O Gonium é uma alga verde e
apresenta uma colônia simples onde todas as células são iguais e totipotentes.
 |
| Gonium sp |
Partindo
deste ponto não é difícil imaginar que a partir daí a multicelularidade possa
ter surgido permitindo a formação de estruturas com morfologias mais variadas,
desde as mais comuns nas algas se destaca a formação de filamentos
multisseriados passando por diversos tamanhos e formas até estruturas com
vários metros de distância. Essa transformação de uma estrutura em forma de
talo até estruturas multicelulares pode ter favorecido esses indivíduos quanto
a seu metabolismo, aumentando significativamente seu tamanho e favorecendo a
fotossíntese.
Nesses
organismos avasculares e algas o corpo é chamado de talo, e as células são
chamadas de cenócitos. Então refere-se ao grupo Tallophyta organismos
simples, com estruturas reprodutoras unicelulares ou multicelulares. Dentre os
primeiros multicelulares mais complexos encontram-se organismos formando
filamentos apolares, nas quais todas as células são perfeitamente equivalentes
sem nenhuma diferenciação celular tanto no ápice quando na base. A
multicelularidade tem um valor adaptativo muito forte, pois permite á
especialização celular, proporcionando maior eficiência na exploração dos
recursos naturais, conquista de nichos, absorção de nutrientes, água, minerais,
reserva nutricional, células de reprodução, desenvolvimento do controle de
etapa de crescimento, aumento de tamanho e modificações de formas e funções
celulares, diferenciação celular para a formação de tecidos e órgãos
controlando a morfogênese.
 |
Alga
Thallophyta
|
Os
valores são tão fortes que a multicelularidade surgiu independentemente em
vários grupos de organismos e não somente nos fungos, animais e vegetais. Em
alguns casos não chegou a formar organismos tão complexos, em outros
proporcionou adaptações para vida terrestre, complexidade vegetal, aumento de
peso e perda de mobilidade. Levou a criação de tecidos meristemáticos localizados
em porções estratégicas do organismo que possibilita crescer em diferentes
direções.
A
diferenciação celular levou a formação de células especializadas em suas
extremidades, a basal permitindo a fixação ao solo ganhando o nicho do assoalho
dos oceanos formando os primeiros bentônicos.
Mudanças
ou variações no plano de divisão celular podem levar posteriormente o talo
multicelular a formar ramificações, projeções que permitam a melhor captação de
luz solar para realização da fotossíntese. Cabe lembrar que nesses organismos a
absorção de nutrientes é realizada pelo talo, uma vez que vivem dentro da água,
organismos tem estruturas moles.
Talos
ramificados ocorrem praticamente em todas as espécies de algas viventes hoje e
até mesmo em fases reprodutivas das briófitas, primeiras plantas a dominar o
nicho terrestre. Filamentos multisseriados poderia ser outro passo evolutivo
importante uma vez que permitem a formação de estruturas parenquimatosas e
pseudoparenquimatosas que elevam a complexidade da anatomia dos vegetais que
encontramos, incluindo as algas pardas e as plantas terrestres. Vale lembrar
que desta forma as estruturas com maior numero de cloroplasto ficam restritas
as camadas celulares mais externas do organismo permitindo a captação de
energia enquanto as estruturas parenquimatosas ficam mais restritas as porções
mais internas.
Essas
projeções podem ser vistas em organismos ainda viventes, como o caso da alga
parda Sargassum comum no litoral brasileiro, cujo talo apresenta
projeções que lembram folhas. De fato o grupo das algas pardas Fucophycea
tem uma diversidade muito grande de morfologias e até mesmo algumas estruturas
especializadas na condução de elementos nutritivos. Algumas algas de grandes
dimensões tem células especializadas na condução de subst6ancias produzidas
pela fotossíntese.
 |
| Sargassum
vulgare |
Estruturas
mole são vantajosas dentro do ambienta aquático uma vez que acompanham o
movimento das massas de águas, estruturas duras talvez pudessem ser quebradas
com o atrito da movimentação de grandes volumes de água. As ramificações do
talo se direcionam para cima uma vez que os cenócitos que o compõem podem
alterar sua densidade acumulando gases fazendo com quem os ramos se direcionem
para cima, em direção a luz. Dados paleontológicos demonstram que esses
processos evolutivos possivelmente ocorreram a mais de 400 milhões de anos,
entre o Siluriano e Devoniano.
EVOLUÇÃO
DAS PLANTAS: GANHANDO A TERRA, MAS NÃO EM TOTALIDADE.
As
primeiras plantas a dominar o ambiente terrestre dependiam de água e tinha
estruturas multicelulares parenquimatosas que as permitiam crescer em
diferentes planos. Possivelmente suas estruturas anatômicas eram as mais
simples possíveis, uma vez que as algas que hoje vivem fora da água apresentam
talos muito pouco diferenciados.
 |
| Algumas
variedades de Chlorophyta |
Não se
sabe como as primeiras plantas terrestres surgiram, mas acredita-se que foi um
grupo de algas verdes denominados Chlorophyta que apresentava um
genótipo e fenótipo bem diverso que permitiu sua sobrevivência em áreas
pantanosas sujeitas a períodos alternados de inundação e seca. Isso é possível
ver em algumas algas ainda hoje que vivem em águas doce e resistem períodos
grande de seca uma vez que apresentam estruturas adaptativas a essas
adversidades. O zigoto de algumas algas apresenta camadas celulares mais
espessas e podem viver grandes períodos fora da água. Muitas algas podem ser
transportadas de diversas formas também ganhando mais espaço.
As
primeiras briófitas tem uma semelhança bioquímica e genética muito grande com
um grupo pequena de algas verdes Chlorophyta que é denominado Charophydceae.
Peculiaridades do processo de divisão celular de briófitas e carofíceas
parecem revelar um grau de parentesco evolutivo embora não existam registros
fósseis que corroborem essa hipótese de surgimento dos primeiros seres
vascularizados.
Acredita-se
que o grupo das carofíceas tenha dado origem a um organismo que formaria um
ancestral comum entre as briófitas antoceros e organismos semelhantes as
Rhynias pteridófitas, Então a Rhynia daria origem aos primeiros organismos com
vasos condutores verdadeiros, pteridófitas, que não tenham dependência tão
grande da água, e as briófitas. Das primeiras briófitas (antoceros) surgiriam o
musgo e as hepáticas.
Embora as
briófitas já vivessem na terra não podiam se desenvolver e alcançar grandes
dimensões. Os seus vasos são simples demais e elas perdem água muito
facilmente, por isso, as briófitas necessitam viver em locais úmidos, o que
mostra que esses organismos ainda são muito dependentes da água. Além disso, na
terra os nutrientes devem ser absorvidos da terra e não estão mais disponíveis
em todas as dimensões como acontece no oceano.
 |
| Psilophytopsida
Fóssil |
Estudos
paleontológicos mostram que os primeiros organismos fotossintetizantes a ganhar
o ambiente terrestre foram pertencentes a classe Psilophytopsida. A absorção de
água e nutrientes só tornou-se possível graças a estruturas que penetram que
percorriam o solo, o rizoma, com rizóides que penetravam no solo e puxavam os
elementos essenciais. Seus rizóides são semelhantes aos encontrados em
briófitas. Os rizomas eram apenas um ramo caulinar prolongado que penetrava ao
solo fixando a planta em um local. Então as pressões seletivas e evolutivas que
atuaram internamente ao solo eram distintas daquelas expostas a superfície,
permitindo seguirem caminhos evolutivos diferentes e diversos. Assim como nas
briófitas, a condução era feita através do processo de difusão. Nas primeiras
plantas terrestres semelhantes as Rhynia, a água era absorvida pelos rizóides,
passada célula a célula através do parênquima cortical chegando as delicados
xilemas e subindo pelo caule ereto obedecendo o gradiente de concentração.
Estruturas
como os rizóides foram fundamentais para o surgimento das raízes primitivas.
Nas plantas terrestres a perda de água excessiva foi evitada através da
produção de substancias impermeabilizantes como a cutícula, adaptações
fundamentais para a sobrevivência, uma cera que reveste as partes mais
delicadas da planta. Apesar da cutícula evitar a perda excessiva de água ela também
impede a troca de gases realizada pela planta. Os estômatos são estruturas que
permitem a troca de gases feita pela planta.
As
briófitas são plantas consideradas ainda avasculares de pequenas dimensões que
vivem em locais úmidas, absorção se da por rizóides, em células alongadas. As
primeiras briófitas ainda primitivas apresentavam a fase gametofítica mais
desenvolvida que a esporofítica. Apresentavam grande afinidade genética com
algas clorófitas e pteridófitas. Os fósseis mais conhecidos de briófitas
aparecem posteriormente as pteridófitas, o que causou grande confusão a
respeito das origens, com alguns autores afirmando que as briófitas seriam
versões minúsculas de psteridófitas. A confusão aumenta considerando que só se
conhece fósseis de clorofitas que foram encontrados depois do surgimento das
briófitas. Existem diversas teorias que tentam explicar a origem das briófitas,
tendo um ancestral comum com as briófitas e outras plantas. Outra teoria
comporta uma origem polifilética, sendo os antoceros derivados de ptereidófitas
primitivas (psilofitales) e hepáticas.
 |
| Briófitas |
Os
fósseis mais antigos de briófitas datam o Carbonífero, são pertencentes ao
gênero Muscites, no Permiano em diante se encontram os fósseis que
representam com mais segurança as briófitas, mas os musgos atuais surgiram no
Terceário, no período do Plioceno.
A
fotossíntese é um fenômeno que ocorre em superfície, por tanto estruturas que
permitam a captação de luz são fundamentais para a sobrevivência das plantas.
Mas as plantas antigas como as Rhynias não apresentavam folhas, e o caule era
deveria ser verde e responsável pela fotossíntese, com a presença de estômatos.
Essa ausência de folhas limitava o crescimento da planta uma vez que a área
fotossinteticamente ativa era pequena e a perda da água era quase constante.
Esses representantes de pequenas dimensões são vistos em fósseis, ultrapassando
alguns milímetros de tamanho.
Os
fósseis mais antigos eram desprovidos de folhas, mas o registro fóssil também
mostra que o aumento das superfície dos ramos aéreos das primeiras plantas
ocorreu pela formação de escamas e expansões laminares semelhante a
pequenas folhas, pequenas pois não eram vascularizadas. Um fóssil do Siluriano
chamado Asteroxylon semelhante aos licopódios comuns na Serra do mar.
Entretanto, os licopódios ainda possuem uma nervura central nas folhas. Fósseis
do Devoniano de Baragwanathia apresentam um tipo de folha chamada
microfila com folhas com apenas uma única nervura central.
De fato a
origem das folhas é incerta, mas acredita-se que tenha sido a partir de
pequenas escamas que obtiveram um cordão central condutor que formou uma
nervura central que se expandiu do centro formando pequenos feixes de vasos que
se ramificaram por toda a folha através da proliferação bilateral do parênquima
cortical.
A
sustentação da planta para adquirir a forma ereta se da pelo desenvolvimento do
colênquima e esclerênquima, que apresentam forte espessamento celular, essas
características só se desenvolveram efetivamente nas pteridófitas. Para
adquirir uma postura ereta e de grandes dimensões foram necessárias diferentes
modificações anatômicas. Os próprios vasos xilmáticos responsáveis pela
condução de fluídos da planta apresentam as paredes espessadas auxiliando na
sustentação da planta. A parede celular das plantas é completa com lignina e
compostos fenólicos e fundamentais para o revestimento dos vasos. Acredita-se
que a pteridófitas tenha surgido a 460 milhões de anos. Ganhando diferentes
ambientes desde então, em regiões aquáticas acredita-se que tenham tido laços
simbióticos com fungos (micorrizas), mas a origem do grupo ainda é confusa, a
estimativa da idade pelo relógio molecular da uma dimensão de 600 milhões de
anos como a origem enquanto dados de suas proteínas sugerem 700 milhões de anos.
Alguns
autores acreditam que a pteridófitas sejam um grupo derivado das algas
pertencentes ao grupo Coleochaetales do grupo carófitas. Considerando
que as algas verdes teriam originado duas linhagens: Chlorophyta e Charophyta.
Acredita-se que as plantas do Devoniano tenham surgido de um único ancestral
comum possuidor de elementos condutores.
EVOLUÇÃO DAS PLANTAS: INDEPENDÊNCIA E RADIAÇÃO.
O grupo das
pteridófitas vivas ainda hoje compreende as avencas, samambaias, licopódios,
cavalinhas, pinheirinhos, selaginelas, eqüissetos e rabo de lagarto. Sendo os
eqüissetos psilotos e samambaias grupos monofiléticos e constituem
linhagens mais próximas as plantas com sementes.
Pteridófitas
apresentam sequencias evolutivas interessantes, abrangendo membros sem folhas e
com pequenas escamas nos Psilotos atuais, representantes com folhas simples e
pequenas de única nervura como folhas micrópila de licopódio, folhas com poucas
nervuras e bifurcadas e folhas complexas como em algumas samambaias.
 |
| Licopodium |
A condução era
feita pelo cilindro central, ou estelo. Os fósseis mostram que o cilindro
central era delgado, com um cordão de células condutoras de água, rodeado por
células que conduziam fluidos no sentido oposto, o propostelo (seiva
elaborada), formado por células alongadas revestidas de celulose em forma de
anel.
Em pteridófitas
o estelo permite montar a sequencia supostamente evolutiva, a medida que o
diâmetro do caule aumenta e que as folhas surgem a massa de elementos condutores
de água e sais aumenta proporcionalmente.
Evolutivamente
os tecidos xilemáticos foram aumentando sua resistência ao longo das eras
geológicas garantindo resistência a pressão derivada do crescimento da planta
em extensão e espessura, se especializando na condução da seiva bruta. Essa
resistência é dada graças ao espessamento dos elementos de vaso pela deposição
de celulose e lignina nas células alongadas.
As primeiras
pteridófitas e as mais antigas pertenceram ao grupo das Psiphytopsida,
grupo que se originou a 300 milhões de anos. Plantas de pequenas dimensões de
caule bifurcado delgado com pequenas escamas, com a presença de algas em alguns
casos, sem folhas e raízes verdadeiras com uma porção prostada e rizomatosa.
Outras
pteridófitas de grande importâncias evolutiva foram as Lycopsida.
Plantas de pequenas dimensões que abrange obviamente os licopódios e
selaginelas. As licopodófitas tiveram seu período de radiação no Paleolítico
com gêneros fósseis de grandes dimensões e foi a forma de vegetação dominante
especialmente no carbonífero com os licopódios gigantes Lepipodendron
e Sigillaria, plantas nas quais explicam o nome do período, pela
grande concentração de carbono proveniente do processo de fossilização desses
organismos.
Ainda há a
classe Psilotopsida , cuja simplicidade morfológica se assemelha
bastante com as psilofitopsida, podendo ter surgido a partir da redução ou
convergência com o grupo das Rhynias. Juntamente com os licopódios, os
equissetos também foram abundantes no Paleozóico chegando a vários metros de
altura com os gêneros Calamostachys, Camalimtes e Equisetum,
assim foi igualmente como as pteropsida.
Os primeiros
grupos a apresentarem sementes foram as Pteridospermae que foram muito
freqüentes no Carbonífero eram semelhantes a samambaias gigantes, sendo que seu
ginófito se desenvolvia dentro do esporângio formando um óvulo protegido por um
tegumento que possibilita a formação de semente. Outro grupo também consiste na
Progimnospermas que se reproduziam por esporos, mas que apresentavam o
desenvolvimento secundário em espessura e xilemático mais expressivo encontrado
nas gimnospermas.
As
gimnospérmicas ou gimnospermas são plantas vasculares com frutos não carnosos
(frutos sem polpa) e cujas sementes não se encerram num fruto. Araucárea, muito
comum em Floresta ombrófila mista, como em Campos do Jordão, sendo que hoje
existe menos de 1% preservada
O ancestral das Gimnospermae
ou Pinophyta e originou-se no Carbonífero e/ou Devoniano por volta de
350 milhões de anos, e foram gradualmente ganhando um xilema desenvolvido e
grande arborescência, mudando a composição do solo conquistando desde então
tendo seu pico de radiação no Permiano. Análises filogenéticas dividem esses
organismos em duas linhagens. A primeira Lycopophytina que inclui licopódios
com semelhanças com algumas gimnospermas, o segundo grupo Euphylophytina
que abarca todas as outras plantas vasculares. As gimnospermas são
classificadas em 3 classes principais. As Cycadopsida, representada
por uma dezena de gêneros. Surgiram no Mesozóico, era das cicadáceas, foi o
primeiro grupo a ter sementes após as pteridospermas. Outro grupo que se
encaixa aqui é a Ginkgoales, grupo da Ginkgo biloba que
constitui um caso de evolução lenta e conservativa já que seus representantes
fósseis. As Coníferas da classe Pinopsida já estavam presentes no
Carbonífero, e proliferam de forma gradual no permiano, período considerado
mais árido. E Gnetopsida grupo de poucos representantes viventes na
Namíbia e algusn no Brasil.
As
Angiospermas ou angiospérmicas são plantas espermatófitas cujas sementes são
protegidas por uma estrutura denominada fruto. Também conhecidas por
magnoliófitas, com 230 mil espécies conhecidas.
As angiospermas
surgiram no Cretáceo a 130 milhões de anos e no espaço de alguns milhões de
anos alcançaram uma diversidade muito grande em todas altitudes e latitudes
alcançando até os insetos e fungos que apresentam uma diversidade enorme. Hoje
apresentam mais de 250 mil espécies. A presença de esporopolenina no pólen das
angiosperma explica porque os grãos se fossilizam com facilidade.
ANTENAS
VERDES PRODUTORAS DE ENERGIA – PRESSUSPOSTOS EVOLUTIVOS.
A
vantagem de ser um animal é que podemos correr, andar, saltar, fugir ou sair em
busca de nosso alimento. Imagine o contrário agora, se o ser humano fosse como
uma craca, não por ser um crustáceo, mas por ser séssil, preso onde você nasceu
para o resto d sua vida.
As cracas
são hermafroditas ou bissexuadas, podendo fecundar-se individualmente. Em
quatro meses as larvas saem dos ovos e começam a procurar local para fixar-se.
Existem várias espécies de cracas.
Ter de
esperar que algum animal passe perto para você come-lo, imagine você ter
esperar uma galinha passar perto de você para pega-la e prepará-la. Seria
impossível até mesmo de nos comunicarmos com tal sofisticação que temos hoje,
ou de criarmos tecnologias, até mesmo de temperar essa galinha e fazer dela um
belo prato italiano de frango alla parmegiana. As plantas conseguiram
essa façanha, elas aprenderam a se desenvolver, crescer no mesmo local em que
sua semente caiu, isso é fantástico. Fantástico porque ela vivendo ali no mesmo
local desde seu nascimento aprender a captar o que ela necessita para o seu
crescimento quantitativo e qualitativo. Chega de enfeitar o texto e vamos para
o tema de uma vez, a energia e a fotossíntese.
Para
compreender a fotossíntese é preciso saber em que local ela ocorre e como ela
ocorre. Ela ocorre diretamente na superfície dos organismos fotossintetizantes,
nos cloroplastos e nas plantas ocorre geralmente na folha, que é composta por
uma área expandida, o limbo. A folha fica presa ao pecíolo que prende a prende
no caule. Nas algas, que não possuem folhas, mas folídios com clorofila ou nas
unicelulares a fotossíntese ocorre por toda a superfície.
As folhas
variam de acordo com o ambiente que vivem, plantas de regiões áridas apresentam
folhas com superfície reduzida ou com espinhos para evitar a transpiração e
predação. As folhas são estruturas clorofiladas formadas por feixes vasculares
atravessados e delimitados por uma camada epidérmica que reveste a face
superior e inferior. A região interna da folha é formada por um tecido
parenquimatoso disposto de forma frouxa ou paliçádica. A morfologia da folha
varia muito de acordo com o ambiente na qual os organismos foram sujeitos a
milhões de anos adaptadas a diferentes pressões seletivas. Em bromélias, que
acumulam água e compõem diversos animais vertebrados e invertebrados no dossel
elas tem uma anatomia diferenciada, em algumas plantas a folha tornou-se
adaptada a captura de animais para aquisição de nutrientes, como em plantas
carnívoras que vivem em solos lavados pela água e sem nitrogênio. A estratégia
encontrada por elas foi a captura desse nutriente direto de uma fonte animal,
os insetos.
A vida se
mantém graças ao consumo contínuo de energia. Para tal, deve haver a absorção
de compostos orgânicos com exceção de algumas bactérias que
quimiossintetizantes. A fotossíntese é o processo na qual as plantas utilizam a
luz para a produção de seu próprio alimento. A fotossíntese ocorre em três
reinos: Monera e Protistas (em parte) e o reino das plantas.
No
processo de fotossíntese a energia luminosa decompõe através da oxidação a
molécula de água. Essa decomposição libera oxigênio e elétrons de hidrogênio
que são utilizados no processo de fixação do gás carbônico. O oxigênio é
utilizado no processo de respiração celular (oxidação), ou seja, oxida
compostos orgânicos para a produção de energia na forma de ATP.
Fórmula: H2O + CO2 + LUZ = CH2O
+ H2O + O2.
O esquema
mostra a atuação da luz como fundamental para a fotossíntese, mostrando onde
ela entra no processo. Os blocos representam de forma simples os produtos
dessas reações. Os últimos blocos representam o total de substâncias que são
elaboradas pela fotossintese.
Energia
luminosa leva a Oxidar moléculas de H2O.
* ocorre
a liberação do O2 que leva a (oxidação) produção de ATP.
* os
elétrons de H atuam na Fixação de CO2.
Ainda sim
os seres fotossintetizantes aprenderam a tratar a fotossíntese em dois momentos
distintos de suas vidas. A escura e a clara.
Na fase
clara, ou fótica a luz do sol incide sobre a clorofila e seus pigmentos
localizados nos tilacóides dos cloroplastos, a molécula da clorofila é excitada
pelos fótons de radiação fotossinteticamente ativa abrangendo cumprimentos de
ondas de 390 a 760 nm. A clorofila é excitada e os elétrons são movimentados
para níveis mais altos da eletrosfera.
Quando
essa molécula volta ao estado normal os elétrons também liberaram energia em
forma de luz ou calor. Esse processo de transferência de energia é chamado de
fosforilação, a energia liberada foi utilizada para produção de um moeda
energética corrente para a célula, o ATP.
Siga a
sequencia a baixo:
ADP + PI + LUZ produzindo ATP
e H2O
As
condições de reação podem produzir também um tipo de fosforilação especial,
chamada de fosforilação cíclica gerando outra moeda energética chamada NADPH.
Nessa parte não há fixação de carbono, mas sim uma produção de energia
excessiva pela fosforilação oxidativa que ocorre nas mitocôndrias durante a
respiração celular.
O esquema
mostra onde a luz age dentro da célula (membrana dos tilacóides do cloroplasto)
e mostra toda a cadeia de eventos bioquimicos e transferencia de elétrons que
ocorre coma excitação da clorofila até o resultado final.
A fase
afótica ou escura ocorre a fixação do carbono, através do ar ou da água
na forma de íons bicarbonato e sua conversão em carboidratos ou açucares da
planta, isso ocorre utilizando o ATP e o NADPH produzidos durante a fase clara
na respiração celular mitocondrial.
A reação
química de fixação do carbono é catalisada pela enzima rubisco presente
no cloroplasto, ela converte o carbono fixado em moléculas orgânicas através do
ciclo bioquímico de Calvin Benson, uma cadeia de eventos bioquímicos que ocorre
no cloroplasto.
Parece
impressionante, e alguns leigos diriam até que impossível a evolução ter criado
tudo isso, mas se imaginarmos que a partir do momento que as primeiras células
das algas tiveram uma fonte de energia a seu dispor (a luz) é de se pensar que
a seleção natural permitiria que aqueles organismos que conseguissem de alguma
forma utiliza-la como uma ferramenta para seu próprio beneficio teria vantagens
em sua sobrevivência. Considerando que só existiam esse organismo e todo o
tempo do mundo, é bem provável que pequenas maquinarias bioquímicas surgissem
dentro das células graças as proteínas que a célula produz e que ganharam
alguma finalidade, com pequenas mudanças cumulativas, a absorção de outras
substancias do meio essas maquinarias bioquímicas podem ter se ligado umas as
outras. Complexos independentes que possam ter se ligado otimizando a produção
e/ou estoque de energia.
Imagine
uma bioquímica básica de uma célula ancestral que ainda não fazia fotossíntese
e que por alguma ou algumas mudanças em seu DNA permitiu que uma molécula
reagisse com a energia solar.
Como essa
molécula atua como uma antena captadora de luz ela se excita e libera energia.
A partir do momento que você tem essa energia sendo liberada dentro da célula
ela vai reagir com o que tem pela frente, servindo como acoplador de um grupo
de fosfato com um grupo duplo de fosfato, otimizando o trabalho das
mitocôndrias das mitocôndrias.
Vários
imprevistos podem ter acontecido, e talvez o mecanismo bioquímico que
conhecemos hoje não foi sempre o mesmo, mas é possível que no começo aquelas
çélulas que não conseguiriam lidar com a nova forma de trabalhar com essa
energia extra seria punida. A opção mais condizente mostra que de alguma forma,
com o auxilio de outros mecanismos bioquímicos que surgiram graças a mutações
foi a utilização da energia extra para estocar carbonos absorvidos, desta forma
o organismo vivo poderia se beneficiar quando o assunto é crescimento, já que o
carbono é a elemento fundamental para as todas as moléculas que compõem a vida
e as plantas crescem porque estocam, fixam carbono
Não sei
se há trabalhos que demonstram evolutivamente como a bioquímica da fotossíntese
teria surgido, especulei um caminho, mas pode ser que outras vias bioquímicas
tenham surgido primeiro e quando a luz excitou pela primeira vez uma molécula
como a clorofila é que uma nova forma de trabalhar se formou e gerou todo esse
sucesso evolutivo.
Por outro
lado vemos muitas pessoas dizendo que do ponto de vista bioquímico a evolução
não teria acontecido, como Michael Behe em A caixa preta de Darwin.
