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LA FOTOSÍNTESIS

En algún momento hace unos mil millones de años, un grupo de organismos que utilizaba la energía que transporta la luz del Sol proliferó de manera preferente sobre la superficie de nuestro planeta. Vivían de lo que denominamos la fotosíntesis, que es un proceso mediante el cual las células tienen la capacidad de integrar la energía de la luz y usarla para transformar el dióxido de carbono del aire en sustancias ricas en energía como la glucosa. Los organismos que tienen este sistema no dependen de fuentes locales de energía, sino que solo necesitan acceder a la luz del Sol, que está presente en la superficie de todo el planeta. La fotosíntesis permite captar la energía que se almacena de forma química y da lugar a unos subproductos que son oxígeno y agua. El predominio de este proceso en el planeta Tierra cambió radicalmente su superficie en un periodo en el que su interior ya estaba en proceso de enfriamiento y donde había grandes cantidades de agua que quizás en parte procedían de los cometas. Las bacterias fotosintéticas, primero, y las plantas primitivas, después, poblaron la Tierra y transformaron la atmósfera terrestre de manera irreversible por uno de los subproductos de la fotosíntesis, el oxígeno, que hasta aquel periodo había estado en una proporción baja en la atmósfera primitiva de la Tierra.

El oxígeno es una molécula muy reactiva y fue aprovechado de manera progresiva por muchos microorganismos en lo que denominamos la respiración, en la que, contrariamente a la fotosíntesis, la energía que contienen azúcares como la glucosa se usa para una multitud de funciones de la célula. Un efecto colateral es que la fisiología de otros muchos microorganismos es incompatible con la presencia de oxígeno. Por esta razón, el oxígeno, que es uno de los elementos que necesitamos para vivir muchos de los organismos actuales, no favorece la vida de otros microorganismos que a partir de entonces han proliferado en entornos alejados de la atmósfera. Solo hay que ver que una manera que tenemos de eliminar microorganismos infecciosos es tratarlos con agua oxigenada, que por el exceso de oxígeno hace imposible su proliferación. La aparición del oxígeno en la atmósfera fue un acontecimiento de gran importancia que permitió la aparición de nuevos tipos de organismos vivos con una fisiología muy eficiente y que proliferaron en grandes cantidades. Lo podemos constatar por las reservas de petróleo, que son el producto de organismos fotosintéticos unicelulares que se acumularon en sedimentos de lagos y océanos. Millones de años más tarde, otra explosión de organismos fotosintéticos, los vegetales, dio lugar al carbón que hoy encontramos incrustado en algunas rocas.

Los organismos más sencillos, como las bacterias, están compuestos de una sola célula y, como los animales más complejos, también deben encontrar sustancias que los alimenten, y actuar en consecuencia, por ejemplo moviéndose a favor o en contra. Estos alimentos pueden ser otras células que se incorporan por fagocitosis. La fagocitosis acabó siendo también importante porque algunos organismos incorporaron otras células de manera estable, lo que dio lugar a células más complejas con compartimentos con funciones especializadas, como la producción de energía o la fotosíntesis. Es lo que denominamos la simbiosis, que creemos que fue un mecanismo decisivo para que aparecieran organismos más complejos con propiedades nuevas. Un ejemplo muy claro de este tipo de simbiosis es la aparición del cloroplasto, un compartimento esencial de las células de las plantas. Es en el cloroplasto donde se produce la fotosíntesis. Pensamos que es el producto de la simbiosis con células, quizás con algún tipo de arqueobacterias, porque podemos observar que conserva algunas de las características de bacterias capaces de fijar la luz. Los organismos más evolucionados como animales y plantas, que denominamos eucariontes, tienen todos células complejas con compartimentos especializados, como el núcleo celular, en el que se encuentra el ADN y su función de almacenar la información genética, la mitocondria, donde se produce la respiración, o el cloroplasto, que hace la fotosíntesis. Se considera que todos estos compartimentos son el resultado de la simbiosis entre organismos más sencillos.

En otro momento decisivo de la evolución, los organismos compuestos de una sola célula desarrollaron mecanismos de cooperación entre ellos, en los que, por ejemplo en situaciones de peligro, se agrupan y forman un conjunto de muchas células. Tanto las plantas como los animales que vivimos actualmente procedemos de organismos con núcleo para los que la asociación de células representó una ventaja. Que las células se agrupen en momentos en los que falta algún componente esencial o porque es un mecanismo de protección debe de haber sido muy favorable en algunos periodos de la evolución de las especies, pues estos organismos complejos fueron evolucionando y dando lugar a reinos tan diversos como los hongos, los animales o las plantas. Para que estos organismos tengan éxito es necesario que las células que coexisten tengan formas de comunicarse entre ellas y de cooperar para el éxito del conjunto. Esto puede llegar a desarrollar procesos en los que algunas células acaban muriendo para permitir la supervivencia de todo el organismo.

En este entorno siempre cambiante, las plantas desarrollaron sistemas para aprovechar la energía que procede de la luz solar basados en la fotosíntesis y los animales, otros sistemas que les permiten alimentarse de bacterias, plantas y otros animales. Las plantas no desarrollaron una capacidad para moverse, y para ocupar nuevos espacios necesitan la ayuda de animales o de la fuerza del viento. Durante todo este tiempo hubo una competición entre organismos por los recursos de la Tierra y se fueron produciendo formas nuevas de vida. Incluso las propias plantas han hecho ensayos durante su evolución para aprovecharse de los alimentos que producen otros organismos. Encontramos diferentes tipos de plantas carnívoras que son capaces de atraer, capturar y digerir pequeños animales. Las plantas carnívoras, no obstante, son una excepción dentro de los vegetales. Lo que la gran mayoría de vegetales hacen es crecer de manera que puedan acceder a un cierto nivel de radiación solar, al carbono y al oxígeno del aire y, a través de las raíces, puedan extraer agua y minerales de la tierra. La fotosíntesis permite establecer una cadena de aprovechamiento de la energía solar que mantiene la actividad de un vasto conjunto de organismos vivos, que son los que vemos actualmente sobre el planeta. Cuando los organismos capaces de incorporar la energía solar se desarrollaron, proliferaron otros organismos que se podían aprovechar de ello para obtener lo que necesitaban para vivir. Necesitaban tener la capacidad de moverse y de integrar otros organismos, lo que denominamos «comer», de la manera en que lo hacemos nosotros. Estas son las características de los animales.