Luz y Fotosíntesis

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Por la M. en C. María Teresa Barreiro Güemes. Bióloga y Maestra en Ciencias por la Universidad Nacional Autónoma de México, ha desarrollado durante más de veinte años investigaciones sobre ecología del fitoplancton y de otras comunidades de vegetación acuática en la Universidad Autónoma Metropolitana.
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¿De qué nos sirve la luz solar? Esta pregunta puede parecer muy obvia, la mayoría de las personas diría que para ver de día o para calentar el planeta. Pero no todos se han puesto a reflexionar en que la luz cumple un papel esencial al participar en un proceso tan vital, importante y complejo como la fotosíntesis.
La fotosíntesis es el proceso por el cual los vegetales verdes aprovechan la entrada de la energía luminosa a nuestro planeta y con ella realizan la síntesis de complejas sustancias orgánicas, ricas en energía química, a partir de sustancias simples de naturaleza inorgánica.
Las materias primas para la fabricación de alimentos orgánicos son el bióxido de carbono atmosférico (CO2) y el agua (H2O), complementados con los iones minerales (compuestos inorgánicos) tomados del suelo o del agua. La fuente de energía son los fotones de luz captados por los pigmentos fotosensibles como la clorofila. La infraestructura indispensable contenida en cada célula de las hojas verdes de una planta incluye sistemas pigmentarios, complejos sistemas enzimáticos que catalizan las reacciones, transportadores de electrones y otras muchas moléculas especializadas que facilitan las diversas etapas del proceso. Esta “maquinaria” bioquímica, está contenida en orgánulos intracelulares llamados cloroplastos. El primer producto de la fotosíntesis es la glucosa (carbohidrato simple); de ahí, con ayuda de los elementos absorbidos del suelo y utilizando la energía almacenada en moléculas receptoras, se realizan síntesis de numerosos compuestos orgánicos ricos en energía (calorías), tales como carbohidratos complejos (almidón, celulosa), grasas (aceites, ácidos grasos), proteínas, vitaminas, pigmentos y muchas sustancias más. El oxígeno y el vapor de agua son los desechos de esta “fábrica”. Este gas se utiliza para la respiración de todos los organismos, incluso de la misma planta.
La respiración es el proceso inverso de la fotosíntesis: Se consume oxígeno, se libera bióxido de carbono y se obtiene la energía de la combustión de los alimentos, cumpliéndose así los ciclos de la materia y las transformaciones de la energía.
La vegetación terrestre, el fitoplancton y los mantos de algas dulceacuícolas y marinas, al realizar esta función representan la fuente primaria de fabricación de alimentos para todos los organismos. Todos, incluso nosotros los humanos, dependemos de estas conversiones de energía y de materia para la subsistencia.

El principal pigmento fotosintético es la llamada clorofila tipo a, una macromolécula que, por su estructura química, actúa como antena receptora de fotones del espectro de luz comprendido entre el el rojo y el violeta. A través de la evolución han aparecido pigmentos accesorios que han permitido la adaptación y supervivencia de ciertas comunidades, por ejemplo, las algas pardas y rojas que viven en los fondos oceánicos donde llega la luz filtrada, estas tienen pigmentos como la ficocianina y la ficoeritrina, que también son fotosensibles a otras longitudes de onda y que le ceden la energía capturada a la clorofila tipo a. Otro ejemplo, más cotidiano, son las plantas de sombra que suelen ser más obscuras por la abundante presencia de otra clorofila, la llamada tipo b.
Los organismos fotosintetizadores utilizan, al año, alrededor de 100 000 millones de toneladas de carbono para la producción de biomasa (Field, 1998).
Esta biomasa vegetal tiene varios destinos: El crecimiento y metabolismo del mismo vegetal (autotrofía); el consumo por herbívoros, iniciando las cadenas y redes alimenticias (heterotrofía); el detritus o material deciduo, que se incorpora al medio y que es la base de importantes redes de detritívoros y microrganismos, quienes finalmente reciclan los materiales al sustrato (suelo o agua). En algunos casos la biomasa muerta se fosiliza y forma, en tiempos geológicos, los yacimientos petroleros.
La biomasa en pie forma la cobertura vegetal terrestre y los grandes mantos de fitoplancton. Estas comunidades, además de liberar oxígeno, se encargan de humedecer el ambiente, propiciar las lluvias, participando de manera primordial en el ciclo del agua, y de recuperar el sustrato.
El hombre ha observado empíricamente y estudiado con rigor científico la fotosíntesis desde tiempos de la antigüedad. Estos conocimientos le han dado la posibilidad de manejar, relativamente, el proceso, implementando técnicas agrícolas, forestales e industriales para la producción de alimentos y bienes diversos, así como para el uso de la energía. Es importante ser muy cuidadoso para que ese manejo sea sustentable por el bien del planeta y las generaciones futuras.

• Field CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Falkowski, Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components, Science, 1998; 281:237 – 240.