16/05/16

La fotosintesi. Un evento importante per la vita

Oramai c'è una data su cui gli scienziati sono d'accordo per l'origine della vita sulla Terra: 3 miliardi e 800 milioni di anni fa. Almeno sarà cosi finchè nuovi studi non dimostrano il contrario. Anzi, qualche articolo fa (vedi La vita potrebbe essere più vecchia di quanto si pensi) abbiam riportato la notizia secondo cui ci sarebbero evidenze che la vita possa essere 300 milioni di anni più vecchia.

Abbiamo discusso già della formazione delle prime cellule, della necessità degli acidi nucleici di esseri inglobati in membrane per portersi formare efficacemente e della competizione tra questi per affermarsi e alla fine far rimanere il DNA come unico vero dominatore della vita sul pianeta.

Un'automobile senza energia, tuttavia, non si muove. Lo stesso vale per la cellula. Come procurarsela?

Se guardiamo le cellule attuali ci sono vari modi in cui gli esseri viventi si procurano l'energia necessaria per sopravvivere . Uno di questi è di sicuro la fotosintesi.

Questo è un processo che prevede la cattura delle radiazioni luminose del Sole. In questo modo l'energia che si ottiene può essere usata per la formazione di molecole più o meno complesse e adatte a vari scopi utili per la sopravvivenza degli esseri viventi.

La fotosintesi per la storia della vita si rileva quindi fondamentale in quanto l'energia del Sole è un'energia che si trova praticamente ovunque sul pianeta ed in pratica inesauribile. Dal punto di vista evolutivo è quindi logico che una strategia del genere si sia rivelata vincente e ha continuato a sostenere la vita terrestre per 4 miliardi di anni.

Alcuni scienziati ritengono che la fotosintesi sia un processo molto antico, forse coincidente con l'origine della vita. Si è ipotizzato, infatti, che, data la sua importanza nei processi vitali, essa possa essere fondamentale a innescare la vita.

La fotosintesi non interessa solo le piante, come si può pensare. Alcuni batteri sono in grado di compierla, in particolar modo i cianobatteri. Anzi oserei dire che sono loro i responsabili della maggior parte dell'ossigeno del pianeta. Il loro macchinario fotosintetico è piuttosto semplice: uno strumento per assorbire energia e l'altro per trasformare energia solare in chimica utilizzabile per la costruzione delle strutture necessarie alla cellula. Il tutto avveniva al livello di membrana cellulare, l'involucro più esterno della cellula.

Nei passi successivi ci riferiremo alle piante

Gli organismi superiori come le piante possiedono i cloroplasti, organelli interni alla cellula, che promuovo un meccanismo un pò più sofisticato.

C'è una fonte di energia: il Sole. Questa è un'energia luminosa.  Bisogna pensare alla luce come un'insieme di radiazioni elettromagnetiche, con diverse lunghezze d'onda. Ogni radiazione ha in dote una certa quantità di energia. I pigmenti, molecole utili all'assorbimento dell'energia di tali radiazioni, sono specializzati ad assorbire energia a lunghezze d'onda abbastanza definite. Alcuni assorbano nel blu, altri nel rosso, ecc.

La clorofilla assorbe blu e rosso ed è responsabile del colore verde delle foglie. Altri come i carotenoidi sono pigmenti minori e sono responsabili del colore rossastro delle foglie tipiche dell'autunno.

Clorofilla, carotenoidi e altre molecole minori, coprono in un modo o nell'altro un largo spettro delle radiazioni luminose con i picchi più importanti in corrispondenzza della clorofilla.

Poi questa energia luminosa viene trasformata in energia chimica poichè inglobata in molecole organiche e quindi questa energia entra a disposizione della catena alimentare.

Spettro di assorbimento dei pigmenti. Assorbendo l'energia luminosa, questa entra in circolo nella catena alimentare
Spettro di assorbimento dei pigmenti. Assorbendo l'energia luminosa, questa entra in circolo nella catena alimentare

Ma tornando ai primi esseri viventi, i primi batteri devono aver assunto per caso alcuni di questi pigmenti e come pannelli solari questi catturavano l'energia che poi in qualche modo veniva sfruttata. Dato che i pigmenti recano eneromi vantaggi per ottenere energia, essi sembrano essere fondamentali per l'origine della vita.

Un'ultima riflessione: si pensa che un'eventuale fotosintesi vicino a una nana rossa dovrebbe produrre pigmenti che assorbono radiazioni differenti dalla clorofilla. Cioè il pigmento con il maggior assorbimento non dovrebbe produrre foglie verdi ma si pensa di colore blu. Avremmo piante di colore blu. Se non ho capito male questo succede per la diversa qualità e quantità di radiazioni proveniente da una stella che è diversa dal nostro sole.

Se il pigmento vincente qui è la clorofilla, lo si deve alle caratteristiche della nostra stella. La clorofilla reca un vantaggio nell'assorbire l'energia con la migliore efficienza possibile altrimenti non si sarebbe affermata.

 

4 commenti

  1. Gianni Bolzonella

    Da bambino venni in contatto con la clorofilla attraverso la pubblicità di un dentifricio,forse i primi batteri la inventarono per la pulizia delle loro zanne. :-D

  2. peppe

    già. d'altronde l'evoluzione e la selezione naturale ha scolpito la vita in una miriade di strane forme che non mi stupirei di nulla.:-)

  3. io invece mi stupisco sempre di più e mi chiedo: a quando la MQ biologica? (Dany mi ha dato un libro a riguardo, ma non sono ancora riuscito ad aprirlo :oops: )

  4. peppe

    io ho un libro che si chiama la fisica della vita...dovrebbe avere a che fare con la biologia quantistica :-)

     

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