Lo que no sabías de la fotosíntesis I. Origen y evolución.

La fotosíntesis es el proceso que conocemos típicamente como aquel que realizan las plantas en sus hojas verdes, donde a partir de la energía del sol y agua, se produce oxígeno (O2) y energía química. Luego, esta energía química es utilizada en los procesos celulares para, por ejemplo, la obtención del preciado carbono, fijando CO2 atmosférico y otras muchas cosas. Para más información sobre su mecanismo podemos consultar en la entrada DodoCiencia (“¿Qué es la fotosíntesis?”).

La fotosíntesis es un proceso digno de conocer y a la vez que fascinante, es complejo y lleno de datos que no suelen ser conocidos. Datos, que podemos observar incluso a simple vista, no hay que entrar siquiera en temas celulares ni bioquímicos, aunque siempre debemos tener presente que lo que vemos funciona gracias a la química, la física y todo eso que se nos hace tan complicado de entender. Más allá de lo que nos enseñan en nuestros años de formación en el colegio o incluso en las carreras como Biología, la biodiversidad de la naturaleza es muy amplia y el abanico de posibilidades y variantes es apabullante. En esta sección de “Lo que no sabías de la fotosíntesis”, en una serie de entradas (porque hay tanto que conocer) hablaremos de todo ello de forma amena para todos los públicos. De esta forma, podremos ver con otros ojos la naturaleza, al menos, ¡en los aspectos que conciernen a la fotosíntesis!

Pero… ¿Qué ocurre realmente a nivel ultramicroscópico? Todo radica en contener un pigmento, es decir, una molécula que por sus características químicas (grupos aromáticos, “aquellos simbolizados con pentágonos-hexágonos con un círculo dentro”), interaccionan con la luz, absorbiendo la energía de ésta (hay muchos tipos de pigmentos que hacen distintas funciones) que luego, en el caso del pigmento que vamos a hablar, puede ser transformada en energía química que posteriormente será utilizada por la célula para crear lo que necesite. Este pigmento tan crucial en la fotosíntesis es la clorofila. La clorofila a su vez se encuentra reunida en unos orgánulos dentro de las células llamados cloroplastos. Todas las plantas que hacen fotosíntesis tienen cloroplastos, aunque solo los tienen en aquellos tejidos donde se hace fotosíntesis. Por ejemplo, en la corteza o las raíces de los árboles no hay, ya que éstos (generalmente) no hacen fotosíntesis.

Esquema del proceso y los elementos de la fotosíntesis. Molécula de clorofila. Creación propia BioRender.

Sin embargo, ¿cómo llegaron a tener cloroplastos las plantas? ¿Sabías que éstos son en realidad relictos de bacterias individuales ancestrales que hacían fotosíntesis? Voy a contarte mejor la historia, una historia que se conoce como la Teoría endosimbiótica, descubierta por la científica Lynn Margulis en los años 60, por tanto es algo súper reciente. En ella, nos enseña el poder de la simbiosis, una “forma” en la cual la unión de dos organismos mejora la adaptabilidad de ambos, es decir, les permite tener nuevas capacidades que amplían su supervivencia. Es como una relación con tu perro, por ejemplo, él tiene una casa y comida y tú, obtienes compañía, alegría o un guardían. Las relaciones así, perduran en el tiempo porque siempre son positivas para ambas partes. La simbiosis la podemos ver en los líquenes, en los corales o en nuestra microbiota intestinal. Pero, ¿qué tiene que ver ésto con la fotosíntesis y los cloroplastos?

Hace aproximadamente 3500 millones de años es cuando surgió la fotosíntesis (aunque las fechas siempre son dinámicas). Surgió en los océanos, en unas bacterias de vida libre que en su interior almacenaron todos los componentes que permitían tal proceso: clorofila, membranas como los tilacoides de los cloroplastos, etc. Estas bacterias son las cianobacterias, los primeros organismos en la Tierra conocidos con esta capacidad y que, en ese mundo cargado de CO2, donde no existía nada más que un mundo microscópico, empezaron a oxigenar la Tierra mediante la fotosíntesis (oxigénica), sí el O2 aumentó en la atmósfera como nunca antes.

Cianobacteria. Chroococcus sp. © Proyecto Agua: Antonio Guillén https://www.flickr.com/photos/microagua/3407654758

Rocas verdes con algas y cianobacterias. © Francisco Manuel Esteban https://www.flickr.com/photos/franciesteban/8737042902

Volvamos a la fotosíntesis. ¿Cómo surgieron entonces los cloroplastos? En este mundo de microorganismos, en alguna o en varias ocasiones, una bacteria con capacidad de fagocitar (comerse) a otras, un día engulló una cianobacteria y… ¡ala! Qué bien porque, una vez dentro de ella, le dio la habilidad de poder usar la energía del sol (gratis y barata), esa capacidad simbiótica beneficiosa de la que hablamos antes. Ésto es lo que se llama una ventaja evolutiva. Este microorganismo con la cianobacteria dentro proliferó sobre los demás gracias a esta nueva capacidad durante miles de años. Llegados a un punto, la cianobacteria perdió su individualidad pero no su funcionalidad para ese hospedador y es lo que con el paso del tiempo, se convirtió en el cloroplasto. Posteriormente, fueron surgiendo las algas unicelulares, luego los organismos pluricelulares, las primeras colonizaciones de la tierra con los musgos y parientes, y finalmente, aparecieron las plantas. Todos ellos, llenos de cloroplastos, de las ancestrales cianobacterias. De hecho hoy en día si analizamos el ADN de los cloroplastos de cualquier planta, contiene ADN bacteriano que lo confirma.

Por tanto, ¿qué tal si la próxima vez que veamos una planta, nos imaginamos que en sus células hay cloroplastos?. Considerados comúnmente como un orgánulo, pero que en su momento fue una bacteria, una, que originó el oxígeno que impulsó la vida terrestre hace millones de años y que permitió la vida como hoy se conoce. Con ese oxígeno que cada día respiramos y que salió y sale de ese proceso llamado: fotosíntesis.