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La scoperta della fotosintesi

Già Aristotele osservò che, se gli animali si procuravano cibo per potere sopravvivere, le piante, che non ingeriscono alimenti dall’esterno, dovevano in qualche modo trarre dal terreno i principi nutritivi.

La prima prova che la nutrizione delle piante non poteva dipendere soltanto dalle sostanze contenute nel terreno fu data nel XVII secolo dal medico fiammingo Jan Baptista van Helmont che, dopo avere coltivato un salice in vaso, fornendo solo acqua, in cinque anni osservò che la piantina si era accresciuta fino a raggiungere 74,4 kg, mentre il peso del terreno sostanzialmente non era variato (pesava solo 57 grammi in meno). Egli dedusse che le sostanze utilizzate dalla pianta dovevano derivare dall’acqua.

Nel 1771 il chimico inglese Joseph Priestley, dopo avere posto una piantina (un rametto di menta, come si legge nei suoi scritti) entro una campana di vetro in cui precedentemente aveva bruciato una candela, vide che la piantina sopravviveva e che, dopo alcuni giorni, nella campana si poteva fare bruciare una nuova candela o mantenere in vita un topo: lo studioso ipotizzò allora che i vegetali riuscissero a rigenerare l’aria.

Fu il medico olandese Jan Ingenhousz, nel 1796, a teorizzare la capacità delle piante di utilizzare l’anidride carbonica dell’aria scindendola per ottenere carbonio, e che in questo processo si liberasse ossigeno. Osservò anche che le piante emettevano l’ossigeno solo in presenza di luce, e che tale fenomeno avveniva in corrispondenza delle parti verdi. La fotosintesi fu descritta secondo l’equazione:

CO₂ + H₂O → (CH₂O) + O₂

Secondo l’idea di Ingenhousz, l’ossigeno che si liberava dalla fotosintesi derivava dalla scissione dell’anidride carbonica. Intorno al 1930 il biochimico statunitense Cornelius B. van Niel osservò che un particolare gruppo di batteri, detti solfobatteri, in presenza di anidride carbonica e di luce utilizzavano l’acido solfidrico e accumulavano granuli di zolfo. Lo studioso formulò una reazione biochimica che poteva descrivere in modo generale sia la fotosintesi delle piante, sia quella, da lui osservata, dei batteri:

n CO₂ + 2n H₂A → (CH₂O)_n + n H₂O + 2n A

in cui n corrisponde al numero di molecole di anidride carbonica che reagiscono. Secondo van Niel, in tale reazione veniva scissa l’acqua e non l’anidride carbonica; ciò fu confermato in seguito, quando si constatò che da acqua contenente un isotopo dell’ossigeno, dopo la fotosintesi, si liberava ossigeno isotopico.

La dimostrazione che la fotosintesi avviene in due fasi si deve al biologo statunitense Frederick F. Blackman che, nel 1905, osservò che durante tale processo si verificano trasformazioni chimiche che dipendono dalla quantità di luce disponibile e non dalla temperatura, e altre che invece dipendono dalla temperatura e non dall’intensità luminosa.