Eureka! A descoberta da fotossíntese

Eureka! A descoberta da fotossíntese

Imagine que você viveu nos tempos antigos e queria responder a algumas das grandes questões da vida: como chegamos aqui? Quais são aquelas luzes no céu à noite? Por que eu cocô? E, para os nossos propósitos aqui: Como as plantas crescem do solo !? Bem, esse tipo de ponderação grandiosa acabou produzindo algumas respostas. Hoje, a maioria de nós conhece pelo menos um pouco a fotossíntese, o processo pelo qual as plantas usam a energia do sol para sobreviver e crescer. Mas levamos muito tempo para chegar aqui.

A primeira teoria popular sobre a vida vegetal veio de um dos estudiosos mais importantes da história, o antigo filósofo grego Aristóteles. Ele escreveu, no século IV aC, que as plantas obtinham nutrientes absorvendo o solo nutricional através de suas raízes. Seu trabalho foi tão influente no pensamento ocidental que esta foi a teoria predominante sobre o crescimento das plantas por 2.000 anos. Não foi até os anos 1500, quando a Revolução Científica começou na Europa que as pessoas começaram a tentar, pelo menos, aplicar o pensamento racional às grandes questões do dia. E a vida das plantas finalmente foi muito mais detalhada.

Plantando as Sementes

No início dos anos 1600, o químico flamengo Jan Baptista van Helmont realizou uma experiência que acreditava que provaria que a teoria de Aristóteles estava errada - uma coisa quase sacrílega a se fazer na época. Van Helmont secou uma grande quantidade de terra em um forno (para extrair toda a água para poder pesar apenas o solo) e colocou 200 libras (exatamente) em uma panela grande. Então ele plantou um salgueiro, que ele também pesou cuidadosamente, na panela.

Ele manteve a árvore em um ambiente controlado para garantir que não recebesse alimento de nenhuma fonte externa. Ele a regou com água da chuva destilada e pura e manteve o solo coberto para que nenhuma substância estranha pudesse cair nele. Após cinco anos, ele removeu a árvore da panela, secou novamente o solo e pesou tanto o solo quanto a árvore. Resultado: a árvore ganhou 164 quilos e o solo pesava quase exatamente o mesmo de cinco anos antes. Se a teoria de Aristóteles fosse verdadeira, o solo deveria estar muito esgotado.

Van Helmont não só mostrara que Aristóteles estava errado, ele também provara sua própria teoria: que as plantas crescem sugando água pelas raízes e convertendo a água em tecido vegetal. Exceto que a teoria de van Helmont também estava errada. Mas não importa: alguém chutou o grande Aristóteles para o meio-fio e, ao fazê-lo, inaugurou uma era inteiramente nova de botânica.

Bônus: Em 1630, em outro experimento, van Helmont queimou 62 libras de carvão vegetal feito de madeira em um recipiente fechado. Depois, ele pesou as cinzas: pesava apenas um quilo. Para onde foram os outros 61 libras? Van Helmont concluiu que parte do carvão havia se tornado um “espírito selvagem”, ou “gás”, uma palavra que ele inventou da palavra grega para “caos”. E embora ele o chamasse de “gás de madeira”, van Helmont descobriu de fato dióxido de carbono. E essa descoberta provaria ser especialmente valiosa para os cientistas no futuro.

Tempo de ar

As notícias viajaram mais que lentamente naqueles dias; Levou-se 50 anos para provar que a teoria de água-em-plantas de van Helmont fora equivocada e outros 50 anos depois disso, antes do próximo grande salto na ciência das plantas.

Na década de 1720, o fisiologista britânico Stephen Hales, que já havia feito um nome para si mesmo no estudo de animais, começou a realizar experimentos com plantas. Em um deles, Hales anexou longos tubos de vidro (1/4 de polegada de diâmetro) às extremidades de ramos cortados de plantas, e mediu até que ponto a seiva podia ser empurrada para cima dos tubos (descobriu-se, por exemplo, que videira poderia empurrar a seiva a uma altura de quase 25 pés). Mas Hales notou outra coisa durante seus experimentos: as bolhas frequentemente apareciam na seiva - o que significava que os ramos cortados emitiam ar e também seiva. Isso, junto com outras evidências que ele acumulou em anos de experimentos, levou Hales a acreditar que as plantas absorveram e expulsaram o ar - na verdade, elas "respiravam" à sua própria maneira. Não foi a primeira vez que a ideia foi proposta, mas foi a primeira vez que um eminente cientista a propôs. Outros cientistas trabalharam na teoria nas décadas seguintes, mas com pouco sucesso.

Mais 50 anos se passaram. Então, na década de 1770, o cientista britânico Joseph Priestley decidiu continuar de onde Hales havia parado - e fez uma das mais importantes descobertas de sempre na ciência da botânica.

Ataque de gás

A essa altura já era sabido que uma vela acesa com uma jarra sobre ela logo iria embora (devido à falta de oxigênio, embora isso não tenha sido entendido). Priestley expandiu o experimento e descobriu que um rato com uma jarra sobre ele logo perderia a consciência e, se permanecesse no frasco por muito tempo, morreria. A teoria que explicava esse fenômeno na época era o fogo, e o camundongo que respirava de alguma forma “sujava” o ar, tornando-o progressivamente menos puro.

Mas muito mais importante foi a próxima descoberta de Priestley. Se ele colocasse uma planta viva debaixo de um jarro com uma vela acesa, a vela queimaria mais tempo do que normalmente. E se ele colocasse uma planta sob um jarro com um rato, o rato sobreviveria até quatro vezes mais do que sem a planta. Isso, como você pode imaginar, foi uma descoberta surpreendente.Sem perceber, Priestley descobriu que as plantas emitem oxigênio. (Embora, de fato, o oxigênio não tenha sido identificado corretamente até alguns anos após os experimentos de Priestley.)

Aí vem o sol

Os experimentos de Priestley provaram que as plantas fizeram algo para arejar. Ninguém sabia o quê, mas foi um enorme passo à frente, e apenas alguns anos depois, em 1778, o médico holandês Jan Ingenhousz repetiu os experimentos de Priestley, mas desta vez com um elemento adicional e engenhoso: Ele manteve alguns dos frascos e plantas. na escuridão, e expôs outros à luz do sol. Através desses experimentos, Ingenhousz descobriu que uma vela queimaria por mais tempo, e um rato seria revivido por ter uma planta no jarro ... somente se a planta estivesse exposta à luz solar direta. O que isto provou foi que as plantas fizeram algo para o ar, mas apenas com a ajuda do sol. A ciência foi, mais uma vez, virada de cabeça para baixo.

Ingenhousz seguiu seu brilhante experimento tentando conciliar suas conclusões com uma teoria não tão brilhante que existia desde meados do século XVII. O que as plantas em seu experimento estavam fazendo, ele disse, estava limpando o ar de uma impureza conhecida como flogístico, que supostamente era produzida por criaturas de fogo e respiração, entre outras coisas. (A teoria do flogisto foi postulada para explicar processos de oxidação, como fogo e ferrugem.) Então, mais uma vez, um cientista super inteligente (para o seu dia) estava errado. Demorou Antoine Lavoisier, o químico francês que anteriormente havia identificado o oxigênio como um elemento, para refutar a teoria do flogisto, provando em vez disso que o que as plantas estavam fazendo era emitir oxigênio para o ar.

Um em cada dois não é mau

Fazia quase dois mil anos desde que Aristóteles fizera uma tentativa científica de entender plantas, e quase 200 anos desde que Jan Baptista van Helmont derrubou Aristóteles e introduziu a era moderna da botânica. Neste ponto, os passos finais para entender, pelo menos, a ciência rudimentar por trás da fotossíntese estavam ao virar da esquina. E a partir de agora, as coisas começaram a se mover muito rapidamente.

A próxima grande pergunta a responder foi: se as plantas emitissem oxigênio, de onde vinha? Essa pergunta foi respondida em 1782, quando o botânico suíço Jean Senebier, ao expandir os experimentos de Ingenhousz, provou pela primeira vez que as plantas absorvem dióxido de carbono do ar e o decompõem. Isso, ele disse, era de onde o oxigênio vinha. (Errado de novo, mas demorou muito tempo até que essa teoria em particular fosse refutada.) Do lado positivo, Senebier também conseguiu mostrar que eram as partes verdes das plantas, e não as partes não verdes, como as flores. que fez isso. Esta foi a parte que ele acertou.

Então: As plantas absorvem dióxido de carbono, usam a energia do sol para quebrá-la, convertem o carbono do dióxido de carbono em tecido vegetal e emitem oxigênio.

Eureka!

A última grande peça no enigma da fotossíntese finalmente chegou em 1804, cortesia do químico suíço Nicolas de Saussure, que provou que o carbono que uma planta absorveu de dióxido de carbono absorvido não poderia ser suficiente para explicar o crescimento da fibra vegetal. Tinha que haver algo mais envolvido - e ele propôs que era a água (que os botânicos já sabiam que era absorvida pelas plantas através de suas raízes). Ele também provou que as plantas dependiam da absorção de nitrogênio do solo. Ele estava certo em ambas as contas.

Os séculos de perguntas, experimentos, fracassos e sucessos haviam finalmente valido a pena, e o processo básico pelo qual as plantas alcançaram o alimento e o crescimento foi finalmente entendido. Havia muitos detalhes a serem revelados nos anos seguintes (especialmente a descoberta da clorofila - o material dentro das células vegetais que faz a conversão real da luz solar em energia - e que torna as plantas verdes), mas o processo básico finalmente foi descoberto.

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