La primera teoría popular sobre la vida vegetal provino de uno de los eruditos más importantes de la historia, el antiguo filósofo griego Aristóteles. Él escribió, en el siglo IV aC, que las plantas derivaban alimento al absorber el suelo nutricional a través de sus raíces. Su trabajo fue tan influyente en el pensamiento occidental que esta fue la teoría predominante sobre el crecimiento de las plantas durante 2.000 años. No fue hasta la década de 1500, cuando comenzó la revolución científica en Europa, que las personas comenzaron a intentar, al menos, aplicar el pensamiento racional a las grandes cuestiones del momento. Y la vida de las plantas finalmente tuvo una mirada mucho más cercana.
Plantando las semillas
A principios de los años 1600, el químico flamenco Jan Baptista van Helmont realizó un experimento que, según creía, probaría que la teoría de Aristóteles era errónea, algo que era casi un sacrilegio en ese momento. Van Helmont secó una gran cantidad de tierra en un horno (para sacar toda el agua de la misma para que pudiera pesar solo la tierra) y colocar 200 libras (exactamente) en una olla grande. Luego plantó un árbol de sauce, que también había pesado cuidadosamente, en la olla.
Mantuvo el árbol en un ambiente controlado para asegurarse de que no recibiera alimento de ninguna fuente externa. Lo regó con agua de lluvia pura y destilada y mantuvo el suelo cubierto para que no cayeran sustancias extrañas en él. Después de cinco años, sacó el árbol de la maceta, volvió a secar el suelo y pesó tanto el suelo como el árbol. Resultado: el árbol había ganado 164 libras y el suelo pesaba casi exactamente lo mismo que cinco años antes. Si la teoría de Aristóteles fuera cierta, el suelo debería haberse agotado mucho.
Van Helmont no solo había demostrado que Aristóteles estaba equivocado, sino que también había probado su propia teoría: que las plantas crecen al succionar agua a través de sus raíces y convertir esa agua en tejido vegetal. Excepto que la teoría de van Helmont también estaba equivocada. Pero no importa: alguien había derribado al gran Aristóteles y, al hacerlo, había iniciado una nueva era de botánica.
Prima: En 1630, en otro experimento, van Helmont quemó 62 libras de carbón vegetal hecho de madera en un recipiente cerrado. Después, pesó la ceniza: pesaba solo una libra. ¿Dónde habían ido las otras 61 libras? Van Helmont llegó a la conclusión de que parte del carbón vegetal se había convertido en un "espíritu salvaje" o "gas", una palabra que acuñó de la palabra griega para "caos". Y aunque lo llamó "gas de madera", Van Helmont había descubierto dióxido de carbono. Y ese descubrimiento resultaría ser especialmente valioso para los científicos en el futuro.
Tiempo de aire
Las noticias viajaban más que lentamente en aquellos días; demoró 50 años probar que la teoría del agua en las plantas de van Helmont había sido errónea y otros 50 años antes de que se produjera el siguiente gran salto en la ciencia de las plantas.
En la década de 1720, el fisiólogo británico Stephen Hales, que ya se había hecho un nombre en el estudio de los animales, comenzó a realizar experimentos con plantas. En uno de ellos, Hales conectó tubos largos de vidrio (1/4 pulgada de diámetro) a los extremos de las ramas cortadas de las plantas, y midió hasta qué punto se podía empujar la savia hacia los tubos (se encontró, por ejemplo, que una la vid podría empujar la savia a una altura de casi 25 pies). Pero Hales notó algo más durante sus experimentos: las burbujas a menudo aparecían en la savia, lo que significa que las ramas cortadas emitían aire y también savia. Esto, junto con otras pruebas que había acumulado en años de experimentos, llevó a Hales a creer que las plantas absorbían y expulsaban el aire; de hecho, "respiraban" a su manera. No fue la primera vez que se propuso la idea, pero fue la primera vez que un científico tan eminente la propuso. Otros científicos trabajaron en la teoría durante las siguientes décadas, pero con poco éxito.
Otros 50 años pasaron. Luego, en la década de 1770, el científico británico Joseph Priestley decidió continuar donde Hales lo había dejado, y realizó uno de los descubrimientos más importantes de la ciencia de la botánica.
Ataque de gas
En ese momento se sabía que una vela encendida con un frasco colocado sobre ella pronto se apagaría (debido a la falta de oxígeno, aunque esto no se entendía en ese momento). Priestley amplió el experimento y descubrió que un ratón con un frasco colocado sobre él pronto perdería el conocimiento y, si se dejaba en el frasco demasiado tiempo, moriría. La teoría que explicaba este fenómeno en ese momento era que el fuego y el ratón que respiraba de alguna manera "ensuciaban" el aire, haciéndolo progresivamente menos puro.
Pero mucho más importante fue el siguiente descubrimiento de Priestley. Si colocaba una planta viva debajo de un frasco con una vela encendida, la vela ardía más de lo normal. Y si colocaba una planta debajo de un frasco con un ratón, el ratón sobreviviría hasta cuatro veces más que sin la planta. Esto, como puedes imaginar, fue un descubrimiento asombroso.Sin darse cuenta, Priestley había descubierto que las plantas emiten oxígeno. (Aunque, de hecho, el oxígeno no se identificó correctamente hasta algunos años después de los experimentos de Priestley).
Aquí viene el sol
Los experimentos de Priestley demostraron que las plantas hicieron algo al aire. Nadie sabía qué, pero fue un enorme paso adelante, y solo unos años más tarde, en 1778, el médico holandés Jan Ingenhousz repitió los experimentos de Priestley, pero esta vez con un elemento añadido e ingenioso: mantuvo algunos de los frascos y plantas. En la oscuridad, y expone a otros a la luz del sol. A través de esos experimentos, Ingenhousz descubrió que una vela se quemaría por más tiempo y que un ratón se reanimaría al tener una planta en el frasco … solo si la planta estaba expuesta a la luz solar directa. Lo que esto probó fue que las plantas hicieron algo al aire, pero solo con la ayuda del sol. La ciencia, una vez más, se dio la vuelta.
Ingenhousz continuó su brillante experimento al tratar de conciliar sus conclusiones con una teoría no tan brillante que había existido desde mediados del siglo XVII. Lo que hacían las plantas en su experimento, dijo, era limpiar el aire de una impureza conocida como flogisto, que supuestamente era producida por criaturas de fuego y respiración, entre otras cosas. (La teoría del flogisto se propuso para explicar los procesos de oxidación como el fuego y la oxidación). Así que, una vez más, un científico súper inteligente (para su época) estaba equivocado. Antoine Lavoisier, el químico francés que había identificado previamente el oxígeno como un elemento, refutó la teoría del flogisto, demostrando que, en realidad, lo que hacían las plantas estaba emitiendo oxígeno al aire.
Uno de cada dos no es malo
Habían pasado casi 2,000 años desde que Aristóteles había hecho un intento científico para entender las plantas, y casi 200 años desde que Jan Baptista van Helmont había desacreditado a Aristóteles y había iniciado la era moderna de la botánica. En este punto, los pasos finales para comprender al menos la ciencia rudimentaria detrás de la fotosíntesis estaban a la vuelta de la esquina. Y de aquí en adelante, las cosas empezaron a moverse bastante rápido.
La siguiente gran pregunta a responder fue: si las plantas emitían oxígeno, ¿de dónde venía? Esa pregunta fue respondida en 1782 cuando el botánico suizo Jean Senebier, mientras ampliaba los experimentos de Ingenhousz, probó por primera vez que las plantas absorben dióxido de carbono del aire y lo descomponen. Eso, dijo, era de donde venía el oxígeno. (Otra vez fue incorrecto, pero pasó mucho tiempo antes de que esta teoría particular fuera refutada). En el lado positivo, Senebier también pudo demostrar que eran las partes verdes de las plantas, en lugar de las partes no verdes, como las flores., que hizo esto. Esta fue la parte que hizo bien.
Entonces: las plantas absorben dióxido de carbono, usan la energía del sol para descomponerlo, convierten el carbono del dióxido de carbono en tejido vegetal y emiten oxígeno.
¡Eureka!
La última pieza realmente grande en el rompecabezas de la fotosíntesis finalmente llegó en 1804, cortesía del químico suizo Nicolas de Saussure, quien demostró que el carbono que una planta obtiene del dióxido de carbono absorbido no podría ser suficiente para explicar el crecimiento de la fibra vegetal. Tenía que haber algo más involucrado, y él propuso que era agua (que los botánicos ya sabían que las plantas absorbían a través de sus raíces). También demostró que las plantas dependían de la absorción de nitrógeno del suelo. Tenía razón en ambos aspectos.
Los siglos de preguntas, experimentos, fracasos y éxitos finalmente dieron sus frutos, y el proceso básico por el cual las plantas alcanzan la nutrición y el crecimiento finalmente se entendió. Hubo muchos detalles que desarrollar en los años siguientes (especialmente el descubrimiento de la clorofila, el material dentro de las células de la planta que hace la conversión real de la luz solar en energía) y que las plantas se vuelven verdes, pero finalmente se descubrió el proceso básico.
