Fotosintesiaz

César Tomé López

Landareek elikagai-iturritzat baliatzen dituzten prozesu metabolikoez jardutean, esan ohi da Eguzki-energia (argia) karbohidrato itxuran finkatzen dela. Erreakzio multzo horri fotosintesi esaten zaio; izen hori 1893an erabili zen lehenengoz, prozesuaren urrats nagusiak identifikatu zirenean.

Prozesua nola gertatzen den argitu aurretik, filosofoek esan ohi zuten landareak, animaliekiko analogia eginda, arnasten zuten organismoak zirela eta beren mantenugaiak soilik uretik eta airetik lortzen zituztela. Horregatik, XVII. eta XVIII. mendeetan zehar, landareen fisiologia pneumatikaren barnean kokatzen zen.

Stephen Hales lehena izan zen landareen eta beren ingurunearen arteko gas-trukaketaz ohartzen. Bere ustez, landareek “transpiratu” egiten zuten egunez, eta “blaitu” egiten ziren gauez. Gogoeta horiei esker, landareek aire kutsatua aire fresko bihurtzen zutelako ideia sustatu zen, eta hainbat ikertzaile saiatu zen prozesuan parte hartzen zuten gasak identifikatzen, besteak beste Georg Ernst Stahl eta Joseph Priestley. Azken honek modu sinesgarrian frogatu zuen landare berdeek “aire ez-flogistikatua” ekoizten zutela; berak hala deitzen zion Antoine Laurent Lavoisier-ek, gero, 1777an hain zuzen, “oxigeno” deituko zuenari.

Jan Ingen-Housz-ek prozesu hori animalien arnasketaren zati osagarri eta beharrezkoa zela pentsatu zuen. Animalien arnasketaz kutsatutako airea elikagaia zen landareentzat; landareek, aldi berean, aire araztuaz hornitzen zituzten animaliak. Elkarrenganako ekintza horiek naturaren ekonomia erakusten zuen zikloa osatzen zuten. Ingen-Houszek zehaztasunez deskribatu zuen ziklo hori, bere ustez sortzailearen lanaren froga sinesgarria zena.

Lavoisierrek 1772tik aurrera garaturiko teoriaren arabera, errekuntza finkapenaren ondorioz gertatzen zen, edo aireko oxigenoa eta erretzen edo kiskaltzen zen beste edozein substantzia konbinatzearen ondorioz. Argia eta beroa prozesu horren ondorio ziren. Geroago ondorioztatuko zuen elikagaietan zegoen karbonoaren oxidazioak “aire finkatua” (karbono dioxidoa) sortzen zuela.

Gasen trukaketa ziklikoen ustezko onura eta eraginkortasuna, bai sentimendu erlijiosoarentzat eta baita arrazoiarentzat ere oso erakargarriak zirenez, oinarri paregabea izan ziren ondorengo ikerketentzat. Funtsean, XVIII. mendeak frogatu zuen landareek karbonoa erauzten dutela atmosferako karbono dioxidotik eta oxigenoa itzultzen dutela atmosferara.

XIX. mendea heltzearekin batera zelulen jardueretan pausatu zen interesa, eta landareek karbonoa airetik hartzeko baliatzen zituzten mekanismoetan zentratu zen ikerketa. Baina mendearen bigarren erdira arte ez zen ongi hauteman landareek beren osagai gehienak sintetizatzen dituztela. Ikertzaileek laster onartu zuten argiaren eta pigmentu berdearen (klorofilaren) garrantzia.

Julius von Sachs-ek ezarri zuen hostoetako zein gunetan absorbatzen diren gasak, eta baita almidoia eta beste substantzia batzuk sortzen dituzten ibilbide biokimikoak ere. Frogatu zuen zelula berdeetan egon ohi den almidoia absorbatutako karbono dioxidotik datorrela, eta erabaki zuen almidoia zela fotosintesian ekoizten zen substantzia nagusia. Sachsen hipotesia jarraituz, ondorengo ikertzaileek ondorioztatu zuten almidoia asimilazio-prozesuko azpiproduktu bat baino ez zela. Ikerketa horiexek frogatu zuten karbono dioxidoa klorofilarekin konbinatu behar dela erredukzio kimikoa gertatu aurretik, oxigenoak, urak eta argiak parte hartzen duten urrats multzo baten bidez.

Andreas Franz Wilhelm Schimper-ek aurkitu zuenean almidoiak energia metatzen duela, XX. mende hasierako zientzialariek bidea zabalik zuten biokimikaren ikuspuntutik jarduteko energiaren zirkulazioaz, besteak beste, sintesia eta karbohidratoen edo beste produktu begetal batzuen haustura aztertuaz.

1919an Otto Warburg lanean hasi zen zehazteko zein den oxigeno-molekula bat osatzeko behar den fotoien kopuru minimoa, eta ikusi zuen ia lau zirela. Bere ekimenak beste ikerketa-aldi berri bat ekarri zuen, zeinetan aztergai nagusia zen argiaren bihurketa primarioa Chlorella generoko alga berde zelulabakarrak erabiliz.

René Wurmser-ek jarri zuen zalantzan lehen aldiz, XX. mendeko 30eko urteetan, landare baten oxigenoaren ekoizpena karbono dioxidotik zetorrelako iritzi nagusia; gero, Cornelius Bernardus von Niel-ek baieztatu zuen uretik zetorrela. 1937an Robin Hill-ek berretsi zuen ureko oxigenoa bihurtzen zela oxigeno-molekula, fotosintesi-prozesuaren azpiproduktu gisa; eta azpimarratu zuen kloroplastoetan gertatzen direla erreakzio garrantzitsuenak.

Melvin Calvin-ek eta bere taldeak deskribatu zituzten argiarekin loturarik ez zuten erreakzioak (fase iluneko erreakzioak), karbono 14a (erradioaktiboa) erabili ahal izan zutelako eta kromatografiaren garapenei esker, 40ko urteetan. Calvinek Kimikako Nobel Saria jaso zuen 1961ean, fotosintesian zehar karbonoak zuen ibilbidea argitzeagatik. Calvinen taldeko kide batek, Daniel Arnonek, behin betiko erakutsi zuen kloroplasto isolatuek fotosintesiarekin lotutako funtzio guztiak bete ahal zituztela.

Gaur egun gehiago dakigu: fotosintesian urak hidrogeno emaile gisa jokatzen duela, eta baita askatutako oxigeno molekularraren iturri gisa ere; soilik prozesuaren zati bat dagoela argiaren mende (argi-fasea); landareek ez dutela energiarik sortzen, eguzkitik jasotako energia karbohidrato gisa finkatu besterik ez dutela egiten. 60ko urteetatik aurrera molekulen inguruko xehetasunak asko argitu dira, baina fotosintesiak gaur egun oraindik misterio asko ezkutatzen ditu (besteak beste, parte hartzen duten efektu kuantiko makroak), eta aurkikuntza berrien itxaropena ere pizten du, adibidez panel fotovoltaiko eraginkorragoena.

Egileaz: Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena: Leire Martinez de Marigorta

Hizkuntza-begiralea: Gidor Bilbao