Definición de Fotosíntesis
Licenciado en Biología
Las plantas tienen la asombrosa capacidad de generar materia orgánica a partir de elementos sencillos que toman del ambiente, y que existen en cantidad: el aire, el agua y la luz, mediante un proceso conocido como fotosíntesis. Pero no solo las plantas pueden fotosintetizar, constituyendo un proceso muy antiguo. Los primeros seres vivos fotosintéticos se estima que vivieron hace aproximadamente 300 millones de años y fueron bacterias. El término está formado por el prefijo griego φωτο- (phōto-), con raíz en φῶς, φωτός (phôs, phōtós), respecto de ‘luz’, y síntesis, por el latín synthĕsis, sobre la forma del griego σύνθεσις (sýnthesis), sobre la idea de elementos constitutivos propios de un proceso.
Fotosíntesis y cadenas tróficas
La materia orgánica producida por las plantas alimenta al resto de la cadena trófica de los ecosistemas. Podemos decir, sin exagerar, que la fotosíntesis sustenta la vida en todos los ecosistemas de la Tierra. Por esta razón, las plantas y todos los demás organismos fotosintéticos son productores en casi todos los ecosistemas conocidos, ya que “producen” el sustento para el resto de la cadena.
Muchos organismos son fotosintéticos, y la clave de esta capacidad es un pigmento verde que conocemos de sobra: la clorofila. Entre los grupos fotosintéticos encontramos a las plantas, los distintos tipos de algas (que son parte del reino protista) y varios grupos de bacterias. No existen organismos fotosintéticos entre los hongos ni en los animales.
Los seres que producen su propio alimento se denominan autótrofos, mientras que los hongos y los animales se ven obligados a consumir a otros organismos para obtener materia orgánica ya formada, y se denominan heterótrofos. Todos los autótrofos son productores y todos los heterótrofos son consumidores.
El proceso de la fotosíntesis
La fotosíntesis es una serie de reacciones bioquímicas que utilizan la energía del sol para convertir el dióxido de carbono (CO2) y el agua (H2O) en glucosa (un tipo de carbohidrato, C6H12O6) y oxígeno (O2).
Para unir a los átomos en moléculas más grandes, se necesita suministrar energía; y en los organismos, esa energía proviene del sol. La energía quedará “atrapada” dentro de la molécula de glucosa, y cuando esta sea destruida, por el proceso inverso a la fotosíntesis, se liberará.
La fotosíntesis ocurre en unas estructuras presentes en las células vegetales y en los protistas fotosintéticos: los cloroplastos. En las bacterias, la fotosíntesis se realiza en las membranas de la célula.
Los cloroplastos son como sacos con membranas apiladas. Dentro de los cloroplastos, estas membranas apiladas forman estructuras como una pila de monedas. En las membranas de estas pilas, se encuentran miles de moléculas de clorofila que funcionan como una antena, y, de hecho, estos complejos se llaman complejos antena.
Cuando la antena de clorofila es iluminada, concentra la luz en el centro, donde hay moléculas de un tipo de clorofila ligeramente distinto. Esta clorofila genera una corriente eléctrica casi imperceptible al recibir la luz de su antena. La corriente es muy tenue, pero es suficiente para impulsar la síntesis de una molécula de carbohidratos.
En términos más precisos, cuando la clorofila recibe luz, lo que hace es romper la molécula de agua y los electrones que se usan para generar la corriente eléctrica los da el agua. Un producto colateral de la ruptura del agua, un proceso conocido como fotólisis del agua es el oxígeno, que es liberado a la atmósfera.
La fotosíntesis produce oxígeno. Las células fotosintéticas recogen luz durante todo el día, de este modo, por ejemplo, un árbol tiene miles de hojas, cada una con cientos de miles de células trabajando. Los organismos fotosintéticos son auténticas usinas de producción de carbohidratos y de oxígeno.
La función de la fotosíntesis respecto de la generación de oxígeno en la atmósfera primitiva
Cuando la Tierra era joven, su atmósfera era muy diferente a la actual. No contenía oxígeno libre, lo que implica que la mayor parte de la biodiversidad que se desarrolló después, no hubiese podido respirar. Entonces, ¿cómo fue que la atmósfera primitiva se llenó de oxígeno? La respuesta es la fotosíntesis.
Los primeros organismos fotosintéticos, que eran bacterias, habitaron los océanos de la Tierra primitiva hace más de 300 millones de años. Estos seres vivos tenían la habilidad de realizar la fotosíntesis, al igual que las plantas de hoy en día. A través de este proceso, liberaban pequeñas cantidades de oxígeno al agua.
En ese entonces, el oxígeno liberado por estas formas de vida fotosintéticas se combinaba con otros elementos presentes en los océanos primitivos, como el hierro.
La reacción del hierro marino con el oxígeno formaba compuestos oxidados que se hundían en el fondo del océano, lo que evitaba que el oxígeno se acumulara en la atmósfera. En la actualidad, este hierro oxidado en los albores de la Tierra se conoce como hierro bandeado y está entre los yacimientos más importantes de hierro. Estas rocas son una prueba de que el proceso de oxigenación de nuestra atmósfera ocurrió.
Con el tiempo, más y más microorganismos fotosintéticos fueron surgiendo y liberando oxígeno al agua. Los océanos empezaron a saturarse de oxígeno: ya no podían retenerlo todo y el oxígeno comenzó a escapar hacia la atmósfera. Este lento pero constante proceso de liberación y acumulación de oxígeno en la atmósfera condujo al Gran Evento de Oxidación, ocurrido hace unos 2.400 millones de años.
En este tiempo, el oxígeno acumulado en la atmósfera transformó drásticamente el ambiente de la Tierra y abrió la posibilidad para la evolución de formas de vida más complejas que, eventualmente, requerirían oxígeno para respirar.
Pero este cambio no fue del todo positivo. Los organismos de ese momento (casi enteramente bacterias) eran anaerobios y el oxígeno resultó venenoso para ellos. Al acumularse en la atmósfera, causó una extinción masiva, quizá la primera de la historia de la vida. Actualmente, las bacterias anaeróbicas ocupan los pocos sitios donde no hay oxígeno, como el barro del fondo de los ríos, lagos y océanos o bajo tierra.
Desde la acumulación de oxígeno en la atmósfera hasta la actualidad, la fotosíntesis ha permitido la vida en la Tierra (al menos, la vida como la conocemos hoy). El oxígeno generado permite que la mayoría de los seres vivos puedan respirar y permitió la aparición de los organismos aérobicos (que respiran oxígeno). Solo muy pocas bacterias son capaces de sobrevivir sin oxígeno, como en los días de la atmósfera primitiva.
Además, la fotosíntesis es el pilar de la cadena alimentaria de todos los ecosistemas terrestres y casi todos los marinos (la excepción son unos ecosistemas con habitantes muy extraños, asociados a los volcanes submarinos, que obtienen su energía de ellos). Las plantas, como productoras primarias, constituyen la base de la pirámide alimenticia, los herbívoros se alimentan de las plantas, los carnívoros se alimentan de los herbívoros y así sucesivamente, manteniendo el flujo constante de materia y energía en los ecosistemas.
Art. actualizado: Agosto 2023; sobre el original de julio, 2009.