Focus | 73nell’atmosfera. Questa fotosintesi (chia-
mata tecnicamente ossigenica, appunto
perché produce ossigeno) arrivò relativa-
mente tardi sulla Terra: se la vita nacque
3,8 miliardi di anni fa, la fotosintesi come
la conosciamo oggi fu inventata circa 2,5
miliardi di anni fa.
I biochimici si sono chiesti a lungo per-
ché un processo così efficiente avesse impiegato così tanto a
emergere. E fanno notare che l’intero apparato per sfruttare
l’energia solare, costruire il cibo e scartare l’ossigeno, è molto
complesso, e che molto probabilmente è stato inventato una
sola volta nella vita del Pianeta. Il biochimico britannico John
Allen è categorico: «Questo processo deve essere successo per
un caso rarissimo». Nel corso di un paio di centinaia di milioni
di anni, un numero immenso di cianobatteri sprigionò abba-
stanza ossigeno da trasformare l’atmosfera del Pianeta in un
ambiente del tutto differente.
MORTE SUL PIANETA
Tutti contenti quindi? Niente affatto. Perché, per tutti gli es-
seri viventi che non erano i cianobatteri “inventori” della foto-
sintesi, l’ossigeno era (ed è tuttora) un veleno terribile. Brucia
le proteine e i componenti cellulari, portando rapidamente
alla morte. Per questo, si dice che la prima grande estinzione
sul Pianeta sia avvenuta circa 2,3 miliardi di anni fa; i geologi
definiscono quel periodo la “catastrofe dell’ossigeno”. La mag-
gior parte dei batteri e soprattutto degli archea (un dominio
di viventi simili ai batteri) esistenti a quel tempo scomparve o
si rifugiò in luoghi in cui l’ossigeno non poteva arrivare: nelle
profondità del fango delle paludi, attorno alle sorgenti calde o
in fondo agli oceani; o addirittura nello stomaco degli animali
(il nostro compreso). Ancora oggi si trovano solo in questi am-
bienti. Se per un qualche accidente scomparisse la fotosintesi
dalla Terra, sarebbero ancora gli antichi batteri e archea che,
in assenza dell’ossigeno, potrebbero riconquistare il Pianeta.
I prodotti della fotosintesi entrarono quindi a gamba tesa
negli ecosistemi terrestri. Gli organismi che l’evoluzione dotò
di enzimi particolari furono quindi in grado di approfitta-
re dell’ossigeno per uno scopo preciso: sfruttare al massimo
l’energia del cibo. Le cellule che non usano questo gas (quelle
che fanno processi come la fermentazione, per esempio) man-
giano e crescono più lentamente. Invece, gli organismi adatti
all’ossigeno bruciano letteralmente il cibo, con un’efficienza
10 volte superiore a quella che si ottiene senza. Seguendo i flus-
si della vita del Pianeta e la sua geologia, il livello del gas vitale
è quindi aumentato e diminuito nel tempo.L’UNIONE FA LA FORZA
Passa così qualche centinaio di milioni di anni senza che in
apparenza accada molto; in realtà la fotosintesi e l’ossigeno
generato hanno spinto un altro evento fondamentale nella
storia della vita sulla Terra. Le rivoluzioni infatti non sono fi-
nite. Circa 1,6 miliardi di anni fa, nacque una cellula particola-
re, che gli odierni scienziati definiscono eucariota, molto più
complicata dei semplici batteri precedenti. È costituita da un
corpo cellulare, un nucleo che contiene il materiale genetico
(Dna) e altri piccoli corpuscoli come i mitocondri e, solo nelle
cellule vegetali, i cloroplasti. I primi sono la centrale energeti-
ca della cellula, dove viene estratta l’energia dal cibo. I secondi
contengono tutto l’apparato enzimatico che serve per la parte
più importante della fotosintesi, quella che intercetta i raggi
solari. Con l’aiuto di cianobatteri e piante verdi, arrivati 0,5 mi-
liardi di anni fa, il livello di ossigeno nell’atmosfera si stabilizzò
intorno a quello attuale (21%).
Iniziarono allora a nascere organismi ancora più complessi,
costituiti da molte cellule assieme. È l’ultimo grande cambia-
mento della vita, quello che ha portato alle specie “macrosco-
piche”, quelle che vediamo attorno a noi. Dagli eucarioti na-
scono le specie che meglio conosciamo: le piante verdi, i funghi
e gli animali. Dopo miliardi di anni di dominio dell’ossigeno e
della fotosintesi, la conclusione è che tutte queste specie non
possono più fare a meno dei vegetali e dei loro prodotti. Per
esempio, le piante verdi sulla terraferma producono 165 mi-NUTRIRSI DI LUCE
La fotosintesi è un processo molto complesso: coinvolge
parecchie molecole che agiscono di concerto. Può essere
però riassunto in alcuni passaggi che dimostrano come la
luce funga da motore di tutto. Un fotone di luce colpisce
una molecola di clorofilla del cosiddetto fotosistema 2 (il
primo gruppo di molecole coinvolto nel processo)
strappandole un elettrone, che aumenta la propria energia
(freccia in alto). La clorofilla recupera l’elettrone che le
manca togliendolo a una molecola d’acqua (H 2 O); dopo
vari processi, ciò che risulta è una molecola di ossigeno
(O 2 ) liberata nell’aria. L’elettrone eccitato passa poi,
attraverso varie molecole, al fotosistema 1. Di nuovo
eccitato, arriva a una molecola usata per gli scambi
energetici nella cellula, il Nadp+, trasformandola in Nadph.
L’elettrone “energetico” genera altre molecole, come l’Atp,
anch’essa una “moneta” energetica della cellula. Queste
molecole servono poi per trasformare la CO 2 , in zuccheri e
alimentare la cellula.2H 2 O F2 F1
F2 F1
ATP
NADPH
FOTOSISTEMA 2 FOTOSISTEMA 1O 2
NADP+
luce
La vita sulla Terra è passata
attraverso molte rivoluzioni
che ne hanno cambiato l’aspetto
luce