Você provavelmente não aprecia as plantas o suficiente. Está tudo bem - nenhum de nós sabe. Visto que as plantas têm sido o principal ator na novela complicada da vida que nos trouxe até este planeta, devemos agradecer a nossos amigos frondosos todos os dias por nossa existência.
Honestamente, a história toda é tão confusa e complicada que talvez nunca saibamos a verdade sobre como nossos ancestrais verdes permitiram que todos os outros evoluíssem, mas um aspecto da história certamente envolve a fotossíntese - a capacidade de uma planta de fazer seu próprio alimento a partir da luz solar.
Fotossíntese: a chave para a vida
"Uma ótima maneira de apreciar a fotossíntese é comparar a atmosfera da Terra com a de nossos planetas 'irmãos'", disse Gregory Schmidt, professor emérito do Departamento de Biologia Vegetal da Universidade da Geórgia. "Todos os três planetas eram provavelmente semelhantes quando se formaram e resfriaram, mas as atmosferas de Vênus e Marte têm 95 por cento de dióxido de carbono (CO2), 2,7 por cento de nitrogênio (N2) e 0,13 por cento de oxigênio (O2). O ar da Terra é 77 por cento N2, 21 por cento de O2 e 0,41 por cento de CO2 - embora esse número esteja aumentando. Isso significa que há 800 gigatoneladas de dióxido de carbono em nossa atmosfera, mas há outros 10.000 gigatoneladas - 10.000.000.000 de toneladas - ausentes ou enterrados na forma de calcário fóssil, carvão e óleo. "
Em outras palavras, o carbono foi contrabandeado para fora da atmosfera e para a crosta terrestre por bilhões de anos, que é a única razão pela qual este planeta é habitável por organismos multicelulares.
"Então, como essa dramática mudança atmosférica aconteceu para a Terra?" pergunta Schmidt. "Há apenas uma resposta, e é muito simples: fotossíntese, o fator mais surpreendente na evolução da Terra."
Uma Revolução Verde
FOTOSSÍNTESE, amigos. Cerca de um bilhão de anos depois que a Terra foi formada, a vida apareceu - provavelmente primeiro como alguma bactéria anaeróbia, sugando o enxofre e o hidrogênio que saíam das fontes hidrotermais. Agora temos girafas. Mas havia 10.000 gigatoneladas de degraus no caminho entre as primeiras bactérias e girafas: essas bactérias antigas tiveram que descobrir um meio de encontrar novas fontes hidrotermais, o que levou ao desenvolvimento de um pigmento de sensoriamento térmico chamado bacterioclorofila , que algumas bactérias ainda use para detectar o sinal infravermelho gerado pelo calor. Essas bactérias foram as progenitoras de descendentes que podiam produzir clorofila , um pigmento capaz de capturar comprimentos de onda de luz mais curtos e energéticos do sol e usá-los como fonte de energia.
Então, em essência, essas bactérias criaram um meio de capturar a energia da luz solar. O próximo salto evolutivo exigiu descobrir um meio de armazenamento estável de energia - a criação de uma espécie de bateria de luz solar que encorajou os prótons a se acumularem em um lado de suas membranas internas contra o outro.
Água Queimando (Fotossistema II)
A verdadeira maravilha da evolução das plantas e algas está no fato de que, em algum momento, essas antigas bactérias produtoras de clorofila começaram a gerar oxigênio. Afinal, bilhões de anos atrás, havia na verdade muito pouco oxigênio na atmosfera e era tóxico para muitas das primeiras bactérias (ainda é tóxico para as bactérias anaeróbias que permanecem em lugares livres de oxigênio na Terra). No entanto, o novo processo de captura e armazenamento da luz solar exigia que as bactérias participantes queimassem água . Sim, eles queimaram aquele material que os bombeiros usam para apagar incêndios.
O processo de queima é apenas oxidação - o arrancamento dos elétrons de um átomo e a transferência desses elétrons para outro (o que é chamado de redução). As primeiras bactérias fotossintéticas desenvolveram uma maneira de capturar fótons - basicamente partículas de luz - e usar sua energia para retirar muitos de seus prótons e elétrons da água para usar na produção de energia.
O Breakthrough of Breakthroughs aconteceu 3 bilhões de anos atrás foi quando a maquinaria fotossintética foi aperfeiçoada a ponto de a clorofila dividir duas moléculas de água ao mesmo tempo - atualmente chamamos isso de " cluster de clorofila-proteína do fotossistema II ".
Pilhas verdes (fotossistema I)
As cianobactérias evoluíram assim que essas bactérias fotossintéticas descobriram como queimar água e armazenar a energia dessa reação química. Na fotossíntese, o fotossistema II (queima de água) não pode realmente ser sustentado sem o segundo estágio, o fotossistema I , que envolve pegar os elétrons removidos das moléculas de água na primeira etapa e usá-los antes que se decomponham. O fotossistema I faz isso colando esses elétrons em uma linha de montagem química para que o organismo seja capaz de reter essa energia arduamente obtida, que é então usada para converter CO2 em açúcar para as bactérias usarem como alimento.
A Aurora dos Cloroplastos
Depois que os fotossistemas I e II foram separados, as cianobactérias dominaram os oceanos e, como o oxigênio era seu produto residual, tornou-se abundante na atmosfera terrestre. Como resultado, muitas bactérias se tornaram aeróbicas - ou seja, exigiam (ou pelo menos toleravam) oxigênio para seus processos metabólicos. Cerca de um bilhão de anos depois, os protozoários evoluíram como anaeróbios (um organismo que não precisa de oxigênio para crescer) engolindo presas bacterianas aeróbias. Ao menos uma vez, a bactéria não foi completamente digerida, mas permaneceu dentro da célula e acabou ajudando o organismo anaeróbio intolerante ao oxigênio a lidar com o ambiente aeróbio. Esses dois organismos se uniram e, por fim, o organismo presa evoluiu para uma organela celular chamada mitocôndria .
Cenário semelhante ocorreu com as cianobactérias há cerca de 1 bilhão de anos. Nesse caso, um protozoário aeróbio provavelmente engoliu uma cianobactéria, que acabou se instalando dentro de seu hospedeiro, resultando em uma pequena organela revestida por membrana comum a todas as plantas: os cloroplastos .
À medida que algas e plantas multicelulares evoluíram e se beneficiaram da abundância de CO2 e do aumento do oxigênio na atmosfera da Terra, os cloroplastos se tornaram o lugar onde a fotossíntese - fotossistema I, II e coisas ainda mais complicadas - desceu em cada célula. Assim como as mitocôndrias, eles têm seu próprio DNA e passam o tempo ocupados colhendo luz para a planta, criando toda a base para a vida na Terra.
Agora isso é interessante
A primeira era do gelo da Terra foi provavelmente o resultado de cianobactérias produzindo tanto oxigênio e devorando tanto carbono na atmosfera que as temperaturas despencaram.
