El proceso celular más importante relacionado con la producción de energía es la fotosíntesis. En el proceso de fotosíntesis, las plantas utilizan la energía de la luz del sol para convertir agua y dióxido de carbono en carbohidratos de alta energía (azúcares y almidones) y oxígeno, un producto de desecho.

Muchos científicos han contribuido al conocimiento de la fotosíntesis que realizan las plantas. La investigación de la fotosíntesis se inició hace siglos, con una pregunta sencilla: cuando un minúsculo brote se transforma en un enorme árbol con una masa de varias toneladas, ¿de dónde proviene el incremento de la masa?, ¿del suelo?, ¿del agua? ¿del aire? Los primeros investigadores estuvieron enfocados en el proceso general. Los investigadores posteriores estudiaron detalles de procesos químicos.

El experimento de van Helmont para explicar el aumento de la masa

En el siglo XVII, el médico belga Jan van Helmont diseñó un experimento para averiguar si las plantas crecían al tomar sustancias del suelo. Van Helmont determinó la masa de una maceta de tierra seca y un pequeño brote. Luego sembró el brote en la maceta con tierra y lo regó con regularidad. Después de cinco años, el brote que para entonces ya era un árbol pequeño había aumentado su masa considerablemente; sin embargo la masa de la tierra permaneció casi sin cambios. Concluyó entonces que el principal aumento de masa se debía al agua, porque era lo único que había añadido.

El experimento de van Helmont explica la parte de “hidrato” o agua, de los carbohidratos que produce la fotosíntesis. Pero ¿de dónde procede la parte del carbón de “carbohidrato“? Aunque van Helmont no se percató de ello, el dióxido de carbono del aire contribuyó de manera importante a la masa de su árbol. Durante la fotosíntesis, el carbono del dióxido de carbono se utiliza para producir azúcares y otros carbohidratos. De modo que aunque van Helmont sólo descubrió parte de la historia, hizo una importante contribución a la ciencia.

El experimento de Priestley

Más de 100 años después del experimento de van Helmont, el ministro inglés Joseph Priestley realizó un experimento que daría otro vistazo al interior del proceso de la fotosíntesis. Priestley tomó una vela encendida, la colocó bajo una campana de cristal y la observó apagarse poco a poco. Priestley razonó que el aire tenía algo que hacía falta para mantener encendida la llama. Cuando esa sustancia se acababa, la llama se apagaba. Esa sustancia era el oxígeno.

Luego Priestley descubrió que si ponía una rama viva de menta bajo la campana y dejaba pasar algunos días, la vela podía volver a encenderse y permanecía encendida un rato. La planta de menta había producido la sustancia que hacía falta para la combustión. En otras palabras, liberaba oxígeno.

Jan Ingenhousz y sus experimentos con la luz

Más tarde, el científico holandés Jan Ingenhousz demostró que el efecto observado por Priestley sólo ocurría cuando la planta quedaba expuesta a la luz. Los resultados de los experimentos de Priestley e Ingenhousz comprobaron que las plantas necesitan luz para producir oxígeno.

Otros científicos que contribuyeron en las investigaciones acerca de la fotosíntesis fueron Julius Robert Mayer, quien propuso que las plantas convierten energía lumínica en energía química; Samuel Ruben y Martin Kamen, quienes usaron isótopos para determinar que el oxígeno liberado durante la fotosíntesis procede del agua; y Melvin Calvin, quien rastreó la vía que sigue el carbono para formar glucosa. Por su parte Rudolph Marcus obtuvo el premio Nobel de química por describir el proceso mediante el cual se transfieren los electrones de una molécula a otra en la cadena de transporte de electrones.