¿Por qué la clorofila evolucionó a ser verde en lugar de negro, lo que absorbería más energía?

Porque ese es el color del mejor pigmento que se podría producir y que puede conducir a la fotosíntesis oxidante del agua.

Hay una serie de requisitos de los sistemas y pigmentos fotosintéticos que, cuando se consideran juntos, hacen que la clorofila sea la más útil y, por lo tanto, la más abundante. Mencionaré algunos de los más importantes.

Para que una molécula sea fotosintéticamente útil como pigmento:

1. El electrón que se energiza cuando absorbe un fotón debe estar libre para moverse a otra molécula. Absorber un fotón no es suficiente. Esto limita la estructura de las moléculas a aquellas con electrones deslocalizados.
2. Debe absorber en una región del espectro electromagnético donde la energía solar es alta: aproximadamente entre 400 nm y 1000 nm. (Nota: esta es también la razón por la que evolucionamos para ser sensibles a esta región del espectro).
3. Su primer estado excitado debe tener suficiente energía para impulsar la fotoquímica de la fotosíntesis. Esto no significa necesariamente que tenga suficiente energía para oxidar el sustrato, por ejemplo, el agua misma.

Ahora, ¿cómo se aplica esto a la clorofila en la fotosíntesis oxigenada?

1. La estructura atómica de una molécula determina su espectro de absorbancia, de ahí su color. La absorbancia es más alta cuando la energía de los fotones corresponde a la diferencia de energía entre el estado de reposo y el estado excitado. En otras longitudes de onda, la absorbancia es mucho más baja, por lo que la molécula aparecerá a nuestros ojos como sesgada hacia estos colores (o claro / blanco). Los fotones con energía insuficiente para alcanzar el primer estado excitado no se absorben en absoluto. Si bien es difícil hacer un pigmento que en realidad sea ‘negro’, si observa una solución de clorofila muy concentrada, aparecerá negra porque toda la luz se absorbe, lo que hace que la absorbancia relativa de diferentes longitudes de onda sea discutible.
2. El espectro de absorbancia de una molécula puede desplazarse hacia arriba y hacia abajo ajustando la energía de sus estados excitados mediante, por ejemplo, pequeñas modificaciones a la molécula o su entorno químico. De hecho, el espectro de absorbancia de la clorofila libre en solución es diferente de la clorofila unida al complejo proteico fotosintético. Simplemente sucede que este pigmento, la clorofila, se puede ajustar de modo que su absorbancia caiga en la región deseada. Para cubrir la región, tiene una menor absorbancia en la región que llamamos verde.
3. Para que sea útil fotosintéticamente, el límite inferior de la energía del estado excitado de una molécula está determinado por las reacciones que impulsa. Disminuir esta energía de excitación permitiría la absorción de más fotones (de mayor longitud de onda), pero reduciría la cantidad de energía que cada fotón puede contribuir a la reacción. La química fotosintética oxigenada es un proceso complejo de múltiples electrones que implica la estabilización de varios intermedios de reacción. Gran parte de la energía de la clorofila excitada se usa solo para impulsar las reacciones hacia adelante, en lugar de contribuir a superar la energía de activación de la oxidación del agua. Aparentemente, una energía de excitación correspondiente a un fotón rojo (680 nm) es el mejor compromiso entre capturar más fotones (reducir la energía, cambiar a longitudes de onda más largas) y tener suficiente energía para usar en la fotoquímica posterior (aumentar la energía, cambiar a longitudes de onda más cortas) .

El agua es importante como reductor para su disponibilidad. Otras bacterias usan otros reductores y, como resultado, pueden usar pigmentos de longitud de onda más larga. El ‘espacio’ verde se desplaza de manera similar y aparecen rojos. Sin embargo, estos sustratos están mucho menos disponibles.

¿Por qué no agregar más pigmentos para cubrir la parte verde del espectro? Absorber más fotones generalmente no es útil para una planta; De todos modos obtienen más energía solar de la que pueden manejar. El costo metabólico de agregar más pigmentos para suavizar el espectro de absorbancia total no vale la ganancia en fotones.

Nota: las cosas negras no necesariamente absorben más energía que las cosas de color, sino que simplemente absorben todas las longitudes de onda por igual. Si absorben muy bien, se ven como vantablack; si absorben menos bien, se ven de color gris más claro.

¿Por qué las plantas son solo verdes?

¿Por qué las plantas no son negras?

Vea la respuesta de Justin Ma para otros buenos enlaces.

En primer lugar, obtener energía del sol es una gran bendición para la vida. Originalmente probablemente se produjo por accidente. Algunas mutaciones que permitieron la producción de ciertos químicos produjeron un efecto secundario de ganancia de energía. Los productos químicos particulares que se combinaron para formar esto podrían haber sido de cualquier color. La naturaleza no solo decidió un color. La evolución no tiene objetivos. Es una serie de fluctuaciones aleatorias y, a veces, ese nuevo rasgo aleatorio simplemente sucede para permitir que una forma de vida compita con los demás y se refuerza selectivamente. Una vez que tienes algo que funciona, funciona. Lo que funciona es lo que queda. Las plantas funcionan muy bien incluso con su color verde.

Las plantas usan otros colores de luz además de los que desencadenan la clorofila. Muchos de estos son a través de procesos secundarios o colorantes secundarios. Las plantas en realidad usan casi el 85% del espectro de una forma u otra. Solo obtienen la mayor parte de su energía del rojo y el azul.

Hay varios escenarios que se han propuesto. Cualquier combinación de estos factores puede ser responsable.

• Tierra morada. Es posible que la primera forma de vida para procesar la luz haya sido de color púrpura. Esto significaría que reflejaba la luz roja y azul y absorbeba el verde. En tal escenario, esto si fuera el primero en producir energía a partir de la luz habría competido contra todo lo demás. Habría tenido una explosión demográfica y posiblemente habría cubierto gran parte de la Tierra o al menos los océanos. Haloarchaea es un ejemplo de una forma de vida simple que utiliza la retina y la bacteriorrodopsina para producir energía, aunque mucho menos eficiente que la fotosíntesis. Si esto se hubiera desarrollado antes de la fotosíntesis, podría haber dejado que se extendiera mucho, a pesar de que es un método de producción de energía menos eficiente. Un aumento del 2% en la eficiencia en un mercado que nadie ha aprovechado todavía es una gran ventaja.

  En este escenario, porque lo primero que usó la luz fue usar luz verde, dejó un nicho para explotar otra forma de vida. Ese nicho habría sido la absorción de los espectros rojo y azul. Cuál es la misma área que las plantas absorben hoy. Se volvieron tan buenos en su nicho que eventualmente fueron capaces de generar mucha más energía que la primera forma de vida y finalmente compitieron por el sol. Este nicho ha funcionado tan bien que nunca desarrollaron un sistema completo para los otros espectros.

• Profundidades oceánicas. Es posible que el desarrollo de la fotosíntesis con clorofila ocurriera en aguas profundas más alejadas de la tierra. La luz azul es más capaz de penetrar profundamente en el agua que otros colores de luz. En las aguas costeras se prefiere el verde al azul o el rojo, pero para aguas más profundas distantes de la tierra, el azul es en realidad la mejor fuente de energía. Esto se debe a varios factores, incluidas las partículas y la reflectividad del fondo. Esto podría combinarse con la primera viñeta, ya que la primera vida reactiva al sol pudo haber sido costera y púrpura.

  Más profundo vas, las cosas más azules se ponen. ↓ En aguas costeras, el más verde. ↓
  

• Saturación Energética. El sol emite mucha energía. Es posible que no haya necesidad de intentar capturar todo el espectro o que en realidad no haya sido beneficioso hacerlo. A menudo, demasiado sol es más un problema que muy poco. Demasiado sol y calor pueden secar la planta. Es posible que para obtener los beneficios de la fotosíntesis haya que reducir algo de energía para equilibrarla. Al igual que un automóvil negro en un caluroso día de verano, una planta negra podría absorber todos los espectros pero también calentarse demasiado. Azul más rojo puede ser el punto ideal.
• Demasiado complicado. La mayoría de los científicos piensan que la fotosíntesis fue una serie tan compleja de mutaciones y adaptaciones que en la historia de la Tierra solo ocurrió una vez. Todas las plantas comparten un ancestro común. El único proceso con el que tropezó la vida que funciona es la clorofila y su característico color verde. Fue tan efectivo que no se necesitó un nuevo proceso químico. Además, como se indicó anteriormente, las plantas usan la mayor parte del espectro para algunos propósitos, pero obtienen la mayor energía y la mayor eficiencia del rojo y el azul a través de la clorofila.

Es muy probable que haya sido una combinación de varios de estos factores que llevaron a que las plantas sean verdes. Toman la mayor parte de su energía del rojo y el azul y reflejan el verde de distancia. (También usan algo de luz UV en algunas plantas).

“Chlorophyll ab spectra-en” por Chlorophyll_ab_spectra2.PNG: Trabajo de Aushulzderivative: M0tty – Este archivo deriva de: Chlorophyll ab spectra2.PNG :. Licenciado bajo CC BY-SA 3.0 a través de Wikimedia Commons – Archivo: Chlorophyll ab spectra-en.svg

Buen artículo explicando algunas de las razones.

La clorofila es verde porque absorbe la luz en los espectros azul y rojo, pero no la luz verde, que en realidad es más la luz del sol.

Sin embargo, la evolución no es capaz de pensar como un ingeniero. Un ingeniero podría diseñar una molécula que absorba el espectro más grande posible. La evolución funciona con lo que tiene, así que si los ancestros de las plantas modernas usaron clorofila, las plantas modernas también lo harán. Probablemente sea muy difícil desarrollar otra molécula absorbente de luz que pueda funcionar tan bien como la clorofila, aunque al menos existe una: la retina.

La retina es utilizada por algunas especies de arqueas para obtener energía de la luz en la parte verde del espectro. Algunos científicos han teorizado que los organismos que usan la retina pueden haber dominado la vida temprana. Cuando los organismos evolucionaron usando clorofila, puede deberse a que la clorofila absorbió la luz en la parte del espécimen “perdida” por el alquiler y, por lo tanto, todavía está disponible. Los organismos que usan clorofila encontraron un nuevo nicho que absorbe la luz que otras especies no, posteriormente dieron origen a la planta moderna y a los linajes de cianobacterias.

Esa es solo una idea, es muy difícil determinar exactamente qué presiones evolutivas estaban ocurriendo hace unos millones de años, ¡y mucho menos miles de millones!

La primera vida en la Tierra podría haber sido tan púrpura como verde hoy, afirma un científico.

Los microbios antiguos podrían haber usado una molécula distinta de la clorofila para aprovechar los rayos del sol, una que le dio a los organismos un tono violeta.

La clorofila, el principal pigmento fotosintético de las plantas, absorbe principalmente las longitudes de onda azul y roja del Sol y refleja las verdes, y es esta luz reflejada la que le da a las plantas su color frondoso. Este hecho desconcierta a algunos biólogos porque el sol transmite la mayor parte de su energía en la parte verde del espectro visible.

“¿Por qué la clorofila tendría esta inmersión en el área que tiene más energía?” dijo Shil DasSarma, un genetista microbiano de la Universidad de Maryland.

Después de todo, la evolución ha ajustado el ojo humano para que sea más sensible a la luz verde (por eso las imágenes de las gafas de visión nocturna están teñidas de verde). Entonces, ¿por qué la fotosíntesis no se ajusta de la misma manera?

Posible respuesta

DasSarma piensa que es porque la clorofila apareció después de que otra molécula sensible a la luz llamada retina ya estaba presente en la Tierra primitiva. La retina, que hoy se encuentra en la membrana de color ciruela de un microbio fotosintético llamado halobacteria, absorbe la luz verde y refleja la luz roja y violeta, cuya combinación parece púrpura.

DasSarma dijo que los microbios primitivos que usaban la retina para aprovechar la energía del sol podrían haber dominado la Tierra primitiva, lo que teñía algunos de los primeros puntos críticos biológicos del planeta con un color púrpura distintivo.

Siendo recién llegados, los microbios que usaban clorofila no podían competir directamente con aquellos que usaban la retina, pero sobrevivieron al desarrollar la capacidad de absorber las mismas longitudes de onda que la retina no usaba, dijo DasSarma.

“La clorofila se vio obligada a utilizar la luz azul y roja, ya que toda la luz verde fue absorbida por los organismos que contienen membranas púrpuras”, dijo William Sparks, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Maryland, que ayudó DasSarma desarrolla su idea.

Clorofila más eficiente

Los investigadores especulan que los organismos a base de clorofila y retina coexistieron por un tiempo. “Se puede imaginar una situación en la que la fotosíntesis ocurre justo debajo de una capa de organismos morados que contienen membranas”, dijo DasSarma a LiveScience .

Pero después de un tiempo, dicen los investigadores, el equilibrio se inclinó a favor de la clorofila porque es más eficiente que la retina.

“La clorofila puede no muestrear el pico del espectro solar, pero hace un mejor uso de la luz que absorbe”, explicó Sparks.

DasSarma admite que sus ideas son actualmente poco más que especulaciones, pero dice que encajan con otras cosas que los científicos saben sobre la retina y la Tierra primitiva.

Por ejemplo, la retina tiene una estructura más simple que la clorofila, y habría sido más fácil de producir en el ambiente con poco oxígeno de la Tierra primitiva, dijo DasSarma.

Además, el proceso para hacer la retina es muy similar al de un ácido graso, que muchos científicos creen que fue uno de los ingredientes clave para el desarrollo de las células.

“Probablemente se necesitaban ácidos grasos para formar las membranas en las primeras células”, dijo DasSarma.

Por último, las halobacterias, un microbio vivo hoy que usa la retina, no es una bacteria en absoluto. Pertenece a un grupo de organismos llamados arqueas, cuyo linaje se remonta a un tiempo antes de que la Tierra tuviera una atmósfera de oxígeno.

En conjunto, estas diferentes líneas de evidencia sugieren que la retina se formó antes que la clorofila, dijo DasSarma.

El equipo presentó su hipótesis llamada “Tierra púrpura” a principios de este año en la reunión anual de la Sociedad Astronómica Americana (AAS), y también se detalla en el último número de la revista American Scientist . El equipo también planea enviar el trabajo a una revista científica revisada por expertos a finales de este año.

Se necesita precaución

David Des Marais, un geoquímico en el Centro de Investigación Ames de la NASA en California, llama a la hipótesis de la Tierra púrpura “interesante”, pero advierte contra hacer demasiada observación.

“Soy un poco cauteloso al ver quién usa qué longitudes de onda de luz y sacar conclusiones sobre cómo eran las cosas hace 3 o 4 mil millones de años”, dijo Des Marais, que no participó en la investigación.

Des Marais dijo que una explicación alternativa de por qué la clorofila no absorbe la luz verde es que hacerlo podría dañar las plantas.

“Esa energía viene gritando. Es una espada de dos filos”, dijo Des Marais en una entrevista telefónica. “Sí, obtienes energía de eso, pero es como si las personas recibieran 100 por ciento de oxígeno y se envenenas. Puedes obtener demasiado de algo bueno”.

Des Marais apunta a las cianobacterias, un microbio fotosintetizante con una historia antigua, que vive justo debajo de la superficie del océano para evitar la mayor parte del sol.

“Vemos mucha evidencia de adaptación para bajar un poco los niveles de luz”, dijo Des Marais. “No sé si necesariamente hay una desventaja evolutiva en no estar en la cima del espectro solar”.

Implicaciones para la astrobiología

Si la investigación futura valida la hipótesis de la Tierra púrpura, tendría implicaciones para los científicos que buscan vida en mundos distantes, dicen los investigadores.

“Debemos asegurarnos de no bloquear ideas totalmente centradas en lo que vemos en la Tierra”, dijo el colega de DasSarma, Neil Reid, también del STScI.

Por ejemplo, un biomarcador de especial interés en astrobiología es el “borde rojo” producido por las plantas en la Tierra. La vegetación terrestre absorbe la mayoría, pero no toda, la luz roja en el espectro visible. Muchos científicos han propuesto usar la pequeña porción de luz roja reflejada como un indicador de la vida en otros planetas.

“Creo que cuando la mayoría de la gente piensa en la teledetección, se concentra en la vida basada en la clorofila”, dijo DasSarma. “Puede ser que sea el más prominente, pero si ves un planeta que se encuentra en esta etapa temprana de evolución, y estás buscando clorofila, podrías perderla porque estás buscando la longitud de onda incorrecta”. ”

Joshua Engel da una excelente respuesta, pero también hay otros factores a considerar:

1. Si las hojas fueran negras, las plantas absorberían todas las longitudes de onda de luz visible. Suena genial, ¿verdad? Bueno, la cantidad de estrés térmico bajo el cual las plantas sufrirían probablemente causaría la ruptura de las células. Las paredes celulares ya están bajo mucha presión como es; El calor adicional puede causar la ruptura a corto plazo o la pérdida de agua a largo plazo.
2. En The Diversity of Life , EO Wilson menciona el descubrimiento de plantas con hojas negras en algunos bosques tropicales. No sé cómo podrían sobrevivir estas plantas, pero especularía que no estaban en el dosel, por lo que la luz solar puede haber sido escasa. Él nunca entra en muchos detalles sobre esto, pero hay plantas con hojas más oscuras: Algunos cultivares de Colocasia esculenta , la planta de la que está hecho el taro, tienen hojas negras: Una amplia variedad de pigmentos, como las xantofilas (amarillo / naranja), antocianinas (rojo / púrpura) y caroteno (naranja) también absorben la luz del sol y juegan un papel en el cambio de color de las hojas.
3. Como Joshua mencionó, la evolución no es un ingeniero, y no puede crear a partir de un diseño global. En particular, existen restricciones químicas en las moléculas de pigmento. La clorofila absorbe la luz al permitir que los fotones de ciertas longitudes de onda eleven y desplacen los electrones hasta el punto donde ya no están limitados por la fuerza del núcleo. Pero esto significa que para tener hojas negras, una planta necesitaría tener una amplia gama de tales transiciones de niveles inferiores a superiores, lo que requeriría una gama muy amplia de pigmentos o uno o dos pigmentos muy versátiles y químicamente complejos. Ambos requieren una gran inversión de energía, y no está claro que la ganancia supere el costo.

¿De que hablas? ¡Las plantas son negras!

Si irradia plantas con baja intensidad de radiación electromagnética a longitudes de onda de 665 nm y 465 nm, las plantas absorberán la mayor parte de esa luz y, por lo tanto, habrá muy poco para que se refleje en sus ojos. Entonces sí, serán negro puro.

Para corregir / expandir la respuesta de Kharisma Citra Dewi, su absorción totalmente mala del espectro verde por la clorofila refleja la mayoría de las longitudes de onda entrantes en el espectro de luz verde. Además, no asuma que las plantas no pueden funcionar bien sin la clorofila que hacen, la fotosíntesis no es la única estrategia para obtener energía para las plantas, existen muchas más.

La eficiencia de la fotosíntesis es otra cuestión, no solo la clorofila, que juega un papel aquí. Las plantas contienen espectro de masa de otras moléculas sensibles a la luz capaces de recolectar energía luminosa. Por lo tanto, las plantas cubren la mayor parte del espectro de luz visible como fuente de energía. Además, los efectos cuánticos de los electrones, como “elegir el mejor camino con la menor resistencia”, juegan un papel importante en la efectividad de la fotosíntesis.

La fotosíntesis es un proceso bastante eficiente en sí mismo, es más bien la absorción de la luz que absorbe las plantas la que más se refleja o transmite al entorno. Además, ciertas plantas en ciertos hábitats son más sensibles a diferentes longitudes de onda, la luz azul “agresiva” / enérgica que ingresa a los árboles se transmite principalmente como luz roja cercana para la cual los arbustos y hierbas debajo de los árboles son más eficientes en la cosecha.

Actualización : ya que parece que mi respuesta no fue satisfactoria para algunos. Entonces continuemos con la exposición.

¿Serían las plantas más eficientes en la fotosíntesis si fueran negras? No, no lo serían, a menos que pudieran resolver una miríada de otros problemas.

La luz no es un factor limitante para la fotosíntesis.

(I) El problema del sobrecalentamiento

Uno de los principales factores limitantes en la fotosíntesis es enfriar el ambiente de la hoja para que no se sobrecaliente y prevenir la desnaturalización de proteínas, ácidos nucleicos. Las tasas fotosintéticas máximas se obtienen en un rango de temperaturas bastante pequeño.

La temperatura óptima varía según la especie y el entorno, con muchas especies templadas que tienen temperaturas óptimas cercanas a 16 ° C, y muchas especies tropicales que tienen una temperatura óptima más cercana a 38 ° C. En los sistemas naturales, la temperatura y la luz a menudo están relacionadas y pueden ser difíciles de separar. A altas intensidades de luz, la fotosíntesis es mucho más sensible a la temperatura que a bajas intensidades de luz, ya que a bajas intensidades de luz la tasa general de fotosíntesis está limitada por la captura de energía. A niveles de luz moderados a altos, las velocidades fotosintéticas pueden aumentar de 2x a 5x por cada aumento de temperatura de 10 grados. La respiración también es bastante sensible a la temperatura y, en este caso, generalmente continúa aumentando en proporción a la temperatura, duplicándose con cada aumento de 10 grados en la temperatura.

Sin embargo, dada la abundancia de agua, tanto la respiración como la fotosíntesis ocurren a velocidades más rápidas para los ecosistemas tropicales que en los climas más fríos.

(II) La luz como factor limitante.

Dado que la fotosíntesis es un proceso que demanda energía, no es sorprendente que las tasas fotosintéticas instantáneas sean bastante sensibles a las condiciones de luz predominantes. A bajas intensidades de luz, la fotosíntesis aumenta linealmente con la intensidad de la luz (la radiación fotosintéticamente activa está en el rango de 400 a 700 nm).

A niveles de luz más altos, la fotosíntesis se satura con respecto a la luz y se observan aumentos menores. Eventualmente, los pigmentos fotosintéticos pueden dañarse por las intensidades de luz muy altas y convertirse en fotoinhibidos, mostrando tasas decrecientes de fotosíntesis a medida que aumenta la luz.

Una vista un poco más detallada.

La línea diagonal sólida en la imagen de arriba toma su pendiente de la porción lineal de la curva de respuesta a la luz QY (rendimiento cuántico). Esto muestra que, en principio, si no hubiera un límite superior de saturación en Pmax (capacidad máxima para la fotosíntesis neta), el aumento de la luz absorbida continuaría produciendo cantidades crecientes de carbohidratos hasta el pleno sol (~ 2000 µmol m-2s -1 PFD). Sin embargo, las hojas reales se saturan de luz muy por debajo del pleno sol. La hoja de sombra en la imagen de arriba está completamente saturada a 200 µmol m-2 s-1 PFD o aproximadamente el 10% de pleno sol. A medida que la fotosíntesis se satura cada vez más de luz, una porción cada vez mayor de la luz absorbida por los pigmentos fotosintéticos no se utiliza para impulsar la fijación de carbono y, por lo tanto, debe considerarse como un exceso de luz. Si se pudiera elevar el ‘techo’ en Pmax, las hojas con mucha luz podrían mejorar teóricamente la producción de la planta al usar una mayor porción de la fotoenergía disponible para la fijación de carbono.

La luz es altamente dinámica en el tiempo y el espacio. El aparato fotosintético celular debe ser capaz de equilibrar la necesidad de maximizar la absorción de fotones y el uso en la sombra contra el peligro de excitación excesiva de clorofila en luz brillante. Las plantas en la sombra emplean múltiples rasgos celulares para maximizar la eficiente intercepción, absorción y utilización de la luz para la fotosíntesis. Pero, bajo luz brillante, el desafío está en cómo lidiar con un excedente de fotoenergía. Si el transporte de electrones impulsado por la luz excede la capacidad cloroplástica para utilizar este poder reductor químico, puede conducir a la formación de oxígeno singlete y otras especies dañinas de oxígeno reactivo (ROS) . El estrés de luz alta puede potenciar la muerte celular cuando se permite que las ROS endógenas se acumulen y dañen los materiales celulares. Las plantas han desarrollado un conjunto de procesos que reducen el riesgo de daño fotooxidativo celular a gran escala bajo un exceso de luz. Estos procesos de protección incluyen características que (i) limitan la absorción de luz por la clorofila, (ii) disipan el exceso de luz absorbida en forma de calor, (iii) desvían el transporte de electrones impulsado por la luz lejos de un ciclo de Calvin saturado de energía hacia vías alternativas, (iv) disminuyen el número de centros funcionales de PSII (fotosistema II) que impiden el transporte de electrones de cloroplastos, (v) mantienen altos complementos de antioxidantes de cloroplastos para eliminar el exceso de ROS.

Paradójicamente, estos procesos de protección, en un grado u otro, tienen el efecto de reducir la eficiencia energética de la fotosíntesis porque una parte de la fotoenergía disponible no está disponible para la fijación de carbono. Esta baja eficiencia se manifiesta como una reducción inducida por la luz en QY, un fenómeno conocido como fotoinhibición.

Si otros procesos fotoinhibitorios protectores son insuficientes, los ROS fotogenerados pueden causar una pérdida neta de centros de reacción PSII funcionales. La última amenaza del exceso de luz es que puede conducir a un daño celular fotooxidativo no regulado. Paradójicamente, la pérdida neta de PSII funcional mediada por ROS se considera una defensa de último momento contra el exceso de producción endógena de ROS y el daño celular. La pérdida de centros de PSII activos necesariamente inhibirá las tasas de transporte de electrones tilacoides y, por lo tanto, disminuirá la tasa de producción de ROS impulsada por la luz. Pero, los beneficios protectores de la fotoinhibición, ya sea que surjan de la pérdida neta de centros funcionales de PSII o de cualquier otro conjunto de procesos de evitación de ROS, tienen un costo. Todos estos procesos reducen la eficiencia de capturar la energía de la luz en el carbono orgánico de las plantas y, por lo tanto, reducen el QY.

La fotosíntesis requiere una capacidad de flexibilidad energética. La fotosíntesis debe ser altamente eficiente y altamente ineficiente en su uso de la luz, dependiendo del nivel de luz y el estado de la planta. Esta capacidad para ajustes regulados de la eficiencia del uso de la luz por el aparato fotosintético parece ser un rasgo importante y conservado entre las plantas.

(III) El problema del CO2

La fuente de energía celular obtenida de las reacciones de luz (ATP y NADPH), se utiliza posteriormente para construir moléculas orgánicas (basadas en carbono). Los pasos que comprenden la fijación enzimática del carbono.

La imagen de arriba muestra la relación de la tasa fotosintética neta con la concentración de CO2 dentro de la hoja de la planta C3. La velocidad fotosintética está limitada por la velocidad de difusión de CO2 en el cloroplasto en la porción lineal inicial (lado izquierdo) de la curva de respuesta de CO2 y por procesos bioquímicos a concentraciones de CO2 más altas. El punto de compensación de CO2 es la concentración mínima de CO2 a la que la hoja muestra una ganancia neta de carbono.

A niveles bajos, la difusión de CO2 limita la fotosíntesis. Con los niveles actuales de CO2 atmosférico de alrededor de ~ 390 ppmv, la mayoría de las plantas C3 mostrarían un aumento en la tasa fotosintética con aumentos adicionales . Sin embargo, la magnitud de esto es incierta debido a la aclimatación de la planta y otros factores.

A largo plazo, es probable que los efectos indirectos de las concentraciones elevadas de CO2 sean más importantes que el aumento de las tasas netas de fotosíntesis, como las derivadas de los cambios en el ciclo del agua.

Las plantas C4 no responden relativamente a los cambios en las concentraciones de CO2, lo que podría afectar su competitividad con las plantas C3 con CO2 en aumento, pero nuevamente, los efectos indirectos probablemente sean importantes y difíciles de predecir.

Tiempo para la conclusión filosófica.

Si suponemos que se aplica la fisiología de las plantas conocida por las plantas de hojas verdes, entonces concluyo:

Las plantas en regiones cálidas y secas con alta irradiación se sobrecalentarían y morirían.

Las plantas en clima templado / frío no se sobrecalentarían, sin embargo, habría demasiados electrones libres dentro de ellas, causando estragos totales como se examinó parcialmente en la sección (II).

No está claro dónde habría alguna ventaja competitiva sobre las plantas de hojas verdes. Lo que el muro de texto anterior nos recuerda es que la fotosíntesis es un proceso extremadamente complejo en el que simplemente poder absorber más luz todavía no significa nada. Mucha de esa energía se disipará de PSI y PSII como calor, que de alguna manera debe enfriarse, pero ¿cómo? Si elige la evotranspiración, está limitada por los recursos de agua subterránea, su disponibilidad para las raíces y la altura de la planta. La gravedad no permitirá que la simple acción capilar funcione bien después de más de 100m, por lo que las nieblas son necesarias para tales plantas, si eligen el transporte activo del otro lado que cuesta energía, por lo que no hay beneficio allí.

También, ¿qué llamamos una planta de hojas negras? Si con eso nos referimos a una planta normal que tiene solo un poco de antocianinas o cetona-carotenoides, estos ya se usan en plantas / algas / líquenes y, sin embargo, no son productores o competidores dominantes de biomasa (excluidas las algas). En su mayoría, las plantas los utilizan como protección contra la radiación de alta energía a mayor elevación (también para la regulación de la presión osmótica), por lo que estas plantas suelen ser tolerantes al estrés y se esfuerzan donde las plantas verdes de hojas grandes regulares serían víctimas de la extracción o ROS.

Ciertas especies de plantas que manifiestan coloración negra de las hojas por la presencia de antocianinas ya se estudiaron y hasta ahora no se ha encontrado ningún beneficio en los medios de una utilización más eficiente de la fotosíntesis. Aunque se encontró una reducción significativa del estrés relacionado con ROS.

¿Por qué las plantas evolucionaron en verde? Para responder a esa pregunta, tendríamos que recopilar datos sobre la densidad de flujo de fotones (entre muchos otros datos) en la superficie del agua de la tierra, hace unos 500-460 millones de años, para comprender por qué las algas verdes prosperaron en esas condiciones que son ancestros de nuestras plantas actuales.

La evolución por selección natural depende de mutaciones aleatorias en el genoma. Los cambios aleatorios en el ADN (mutación), que conducen a proteínas diferentes, es lo que la selección natural efectivamente elige. La supervivencia de cierto rasgo no garantiza que el rasgo sea un óptimo global. Todo lo que debe hacer un rasgo es transmitir una ventaja selectiva al transportista que sea mayor que cualquiera de sus competidores. Dado que la clorofila era la mejor para capturar la luz solar cuando surgió, todos los competidores existentes EN ESE MOMENTO fueron eliminados.

Ahora estamos atrapados en algo como un óptimo local. Cualquier planta que intente alejarse demasiado del verde se selecciona porque no hay forma de pasar rápidamente del verde al negro. Dado que las proteínas son tan complicadas, generalmente hay una caída en la aptitud física cuando intentas hacer la transición entre formas muy diferentes.

Piense en ello como un campo de césped con algunas colinas repartidas (la altura representa la aptitud física). Todos comienzan cerca de una colina (complejos fotosintéticos competidores) y alguien comienza a escalarla (predecesora de la clorofila). Bueno, la clorofila llega a la cima y básicamente derriba a todos los demás (perdón por la imagen gráfica). Ahora, un muchacho joven (clorofila mutante) intenta irse porque ve una colina más grande cerca (hipofética clorofila negra). Debe bajar esta colina y, mientras realiza la caminata, la clorofila actual lo ve y lo derriba. Este paso por valles no aptos impide que las plantas exploren todo el espacio de acondicionamiento físico.

Las células vegetales contienen un pigmento fotosintético ( fotosíntesis, un proceso utilizado para convertir la energía de la luz en energía química) llamado clorofila. Estos pigmentos son de color verde. Por lo tanto, las plantas son de color verde.

Ahora puede preguntarse, ¿por qué la clorofila es de color verde? Esto nos lleva a otra pregunta, ¿Qué hace que un objeto aparezca en un color determinado?

Cuando la luz incide sobre un objeto, ocurre RAT (Reflexión, Absorción, Transmisión) . Una parte de la luz se absorbe, otra se transmite, el resto se refleja. El color de un objeto es el color de la parte reflejada / transmitida de la luz. (¿Por qué? Debido a que la parte reflejada / transmitida es lo que ven sus ojos, la luz absorbida se convierte en energía química dentro de la planta).

La luz visible, como la mayoría de nosotros sabemos, es una mezcla de violeta, índigo, azul, verde, amarillo, naranja y rojo. Cuando esta luz incide en la clorofila , absorbe la luz con mayor fuerza en las regiones azul, azul profundo y rojo y refleja la luz en las regiones verde y verde (¿Por qué? Más detalles aquí Absorción, reflexión y transmisión de la luz). Es por eso que la clorofila se percibe como color verde.

La clorofila absorbe las frecuencias de luz que son más eficientes para realizar la reacción fotoquímica. Absorber otras longitudes de onda no ayudaría a la clorofila a hacer un mejor trabajo. La clorofila es un químico que absorbe algunas longitudes de onda de luz para facilitar las reacciones químicas. Puede ver el espectro de absorción aquí: Absorción de luz para la fotosíntesis

Básicamente, la clorofila se absorbe en los rayos UV / azul y rojo. Es verde porque esas son las longitudes de onda que refleja. Si observa el segundo gráfico en el sitio, verá que la eficiencia fotoquímica, que convierte la luz en energía química, ¡coincide con el espectro de absorción!

¿Por qué la clorofila como pigmento? ¡Resulta que un camino hacia la abiogénesis produce clorofila por reacciones químicas! Si los aminoácidos se calientan, se polimerizan para formar proteínas. Agregue agua nuevamente y las proteínas forman una célula viva:

1. Mis discusiones científicas sobre la evolución para el Papa y sus científicos.

1a. Retroceso experimental de los orígenes de un sitio web de protoceldas para protoneurona

1b. Origen de la vida curso universitario que enseña protoceldas

Sin embargo, el calentamiento de los aminoácidos produce otros químicos además de las proteínas. Las porfirinas también se producen. La clorofila es una porfirina.
Bahn PR, Fox SW. Modelos para fotofosforilación protocelular. Biosistemas 1981; 14 (1): 3-14.

Masinovsky Z, Lozovaya GI, Sivash AA, Drasner M Complejos de porfirina-proteinoide como modelos de fotosensibilizadores prebióticos. Biosystems 1989; 22 (4): 305-10.

Masinovsky Z, Lozovaya GI, Sivash AA. Algunos aspectos de la evolución temprana de la fotosíntesis. Adv Space Res 1992; 12 (4): 199-205.

Así que la clorofila existía desde el comienzo de la primera célula.

Este fue el resumen de un proyecto Intel ISEF que estudió este fenómeno.

Las plantas verdes reflejan una gran parte de la luz verde en lugar de absorberla. ¿Por qué las plantas no evolucionaron para ser negras para capturar más energía? La razón por la cual las plantas terrestres carecen de pigmento fotosintético que absorbe la luz verde de manera eficiente no está clara. Las investigaciones actuales se centraron en relacionar esta pregunta con la estructura de la hoja, mientras que mi proyecto exploró desde un nuevo ángulo: la evolución de las algas. Como la luz verde se encuentra entre las más intensas del espectro solar, planteé la hipótesis de que la luz verde intensa en la tierra inhibe la fotosíntesis, y esto obligó a las algas a disminuir la absorbancia de la luz verde a medida que evolucionaban hacia la tierra. Para probar esta hipótesis, imité la selección natural de algas con LED monocromáticos. Con todos los demás factores constantes, la tasa fotosintética de las algas rojas se midió en función de su absorción efectiva de la luz verde en la tierra. Los datos mostraron que la tasa fotosintética de las algas rojas alcanzó su punto máximo cuando la absorbancia de su luz verde se redujo a alrededor del 34%. Este porcentaje está muy cerca de la absorbancia promedio de luz verde de las algas verdes y las plantas terrestres. Ya no tienen pigmento fitoeritrina, que permite que las algas primitivas utilicen la luz verde de manera eficiente durante la fotosíntesis. Por lo tanto, las mutaciones genéticas que causan la pérdida de ficoeritrina darían a las algas una ventaja evolutiva a medida que se acercan al medio ambiente terrestre, al protegerlas de la luz verde intensa. Esto indicó que la fotoinhibición inducida por la luz verde (daño al fotosistema) fue uno de los factores que seleccionó las algas con baja absorbancia de luz verde en mar menos profundo y en tierra. También se observó una inhibición similar causada por la luz verde intensa en las células solares sensibilizadas por colorante, que imitan la fotosíntesis. Por lo tanto, la estrategia evolutiva de las algas se puede aplicar para mejorar este tipo de eficiencia de conversión de energía de la célula solar.

Respuesta corta: la planta absorbe principalmente luz “azul” y “roja”.
¡Raramente absorben el verde porque se refleja principalmente en la planta, lo que los hace verdes!

Respuesta larga: la fotosíntesis es la capacidad de las plantas para absorber la energía de la luz y convertirla en energía para la planta. Para hacer esto, las plantas tienen moléculas de pigmento que absorben muy bien la energía de la luz. El pigmento responsable de la mayor parte de la recolección de luz por las plantas es la clorofila, un pigmento verde. El color verde indica que está absorbiendo toda la luz no verde: los azules (~ 425-450 nm), los rojos y amarillos (600-700 nm). La luz roja y amarilla es de mayor longitud de onda, la luz de menor energía, mientras que la luz azul es de mayor energía. Entre los dos hay luz verde (~ 500-550 nm). Parece extraño que las plantas cosechen la luz roja de menor energía en lugar de la luz verde de mayor energía, a menos que consideres que, como toda la vida, las plantas evolucionaron por primera vez en el océano. El agua de mar absorbe rápidamente la luz azul y verde de alta energía, de modo que solo la luz roja de menor longitud de onda y energía más larga puede penetrar en el océano. Desde las primeras plantas y aún la mayor parte de la vida vegetal actual, vivía en el océano, la optimización de sus pigmentos para absorber los rojos y amarillos que estaban presentes en el agua del océano fue más efectiva. Si bien se retuvo la capacidad de capturar la luz azul de mayor energía, la incapacidad de recolectar luz verde parece ser una consecuencia de la necesidad de poder absorber la menor energía de la luz roja.

Las plantas también usan múltiples variantes de clorofila, así como pigmentos accesorios como los carotenoides (que le dan a las zanahorias su color naranja) para sintonizarse y absorber las diferentes longitudes de onda de la luz. Eso hace que sea imposible asignar una sola longitud de onda de mejor absorción para todas las plantas. Sin embargo, todas las plantas tienen clorofila a, que absorbe más fuertemente a ~ 450 nm, o un color azul brillante. Esta longitud de onda es fuerte en la luz solar natural, y algo presente en las luces incandescentes, pero es muy débil en las luces fluorescentes tradicionales. Las luces especiales para plantas aumentan la cantidad de luz de esta longitud de onda que producen. Pero un bulbo de longitud de onda de 400-500 nm no sería suficiente, ya que muchas plantas toman señales de germinación, floración y crecimiento de la presencia de luz roja también. Las buenas luces de plantas también producen luz roja, dando a las plantas todas las longitudes de onda de luz que necesitan para un crecimiento adecuado.

El argumento máximo local no me parece satisfactorio; las plantas son tan comunes e importantes y otros organismos fotosintéticos absorben y fotosintetizan el verde (aparece en negro).

En cualquier caso, la mejor respuesta que pude encontrar fueron estos estudios:

¿Por qué las plantas superiores son verdes? Evolución del complemento de pigmento fotosintético de plantas superiores

La luz verde impulsa la fotosíntesis de las hojas de manera más eficiente que la luz roja con luz blanca fuerte: revisando la enigmática pregunta de por qué las hojas son verdes

Mi interpretación y resumen:

• Las plantas aún absorben luz verde, el 80% de la misma.
• Las plantas terrestres más altas son verdes debido a la arquitectura de las hojas y el dosel . Es un equilibrio de distribución de la luz dentro del perfil de la hoja o del dosel, evitando daños por demasiada luz y equilibrándolo con las condiciones cambiantes. Las clorofilas ayb resultan ser el equilibrio adecuado para eso, porque la luz verde penetra en un dosel mejor que el rojo o el azul.

Aquí hay un par de videos de YouTube:

Como otros han señalado, la disipación de calor sería un gran problema. También es un problema que las plantas son en su mayoría tridimensionales (a pesar de verse bastante planas), con pilas de cloroplastos que reciben un poco de luz y producen energía. En una planta negra, la luz se absorbería completamente en la capa superficial, creando otro problema de cómo encajar todos los orgánulos productores de energía en el volumen muy reducido de una sola capa.

Una de las ideas erróneas sobre la fotosíntesis es que el objetivo es maximizar la cantidad de energía absorbida. El problema inicial al tomar la luz solar y usarla es que la luz solar es demasiada energía. El sol emite una corriente muy grande de energía esencialmente continua, mientras que las plantas necesitan una fuente de energía utilizable discreta para llevar a cabo muchos procesos de microescala (bombear iones, mover pequeños motores a lo largo de los filamentos, plegar pequeñas proteínas, etc.). El problema inicial que la fotosíntesis evolucionó para resolver no tenía nada que ver con la eficiencia, ya que la energía es completamente superior a la requerida. ¿Cuál es el punto de más energía si es completamente inutilizable (como calor, o en unidades que no son útiles para los procesos en los que se requiere la energía)? Un buen ejemplo sería si alguien recibiera un cheque de mil millones de dólares. Su principal problema no sería no tener suficiente dinero, sino cómo obtener el dinero en una forma que sea útil en su vida diaria. Si resultaran ser alguien que solo compraba en la tienda de dólar, entonces tendría un gran ejemplo de unidades de energía del tamaño de una celda. Desde el exterior, parecería que estaban siendo muy ahorrativos y estaban al tanto de cada dólar en su gran fortuna, pero en realidad son solo una persona que solo necesita dólares.

Desde entonces, la presión competitiva entre los organismos fotosintéticos ciertamente ha impulsado ganancias en eficiencia. También hay organismos que han evolucionado para vivir en condiciones de muy poca luz donde es posible eliminar casi toda la energía de la luz recibida. Pero para responder a su pregunta, una planta negra absorbería más energía, pero más energía no es necesariamente ventajosa.

Las plantas absorben la luz solar con un químico llamado clorofilo para generar una reacción química específica. Las longitudes de onda de la luz que impulsan esta reacción son azules y un poco rojas. Otras longitudes de onda no impulsan la reacción, por lo que esta luz se refleja produciendo un color verde. Una planta negra sería igual de eficiente pero podría calentarse un poco.
Los paneles solares fotovoltaicos absorben la luz solar para conducir un tipo diferente de reacción, en general, en la que la luz provoca excitaciones electrónicas en un material semiconductor, lo que resulta en pares de portadores móviles de carga positiva y negativa. El flujo de estas cargas produce electricidad. Debido a que un módulo fotovoltaico no está llevando a cabo una reacción química específica, o si lo desea, lleva a cabo muchas reacciones diferentes, cada una correspondiente a un tipo de excitación ligeramente diferente, sino una excitación genérica de la estructura electrónica, casi cualquier longitud de onda de luz lo haré Solo tiene que estar por encima de un cierto mínimo, determinado por el intervalo de banda del semiconductor. Por lo tanto, un buen panel solar absorberá mucha luz, se reflejará muy poco y parecerá negro.

Dado que las colonias de bacterias han evolucionado conjuntamente para absorber el espectro visible completo, es solo cuestión de tiempo hasta que las especies individuales también lo hagan. Solo espera otros mil millones o dos años. Tenga en cuenta que este tipo de gran cambio evolutivo generalmente requiere eventos de extinción masiva.

Es difícil tomar una foto de algo que se ve negro. Entonces, en cambio, obtienes una imagen de algunas esteras bacterianas fotosintéticas en una variedad de colores.

La bacterioclorofila se encuentra en las bacterias fotosintéticas de color púrpura. Absorbe la luz verde. Evolucionó en condiciones donde la clorofila no funciona. Algunos tipos han evolucionado absorbiendo la luz que dejan las algas verdes mucho más comunes.

El químico no funciona en presencia de oxígeno, sino que funciona con químicos a base de azufre. El requisito de un ambiente rico en azufre libre de oxígeno significa que no los ve todos los días.

Pueden prosperar en esteras en capas con la desagradable producción de oxígeno cerca de las capas exteriores. Si las proporciones son correctas, puede obtener tapetes negros.

Las hojas son verdes ya que la célula vegetal contiene un pigmento llamado clorofila en ellas. Se distribuye en cada célula vegetal y son responsables del color verde de las hojas.

Pero también hay hojas que no son verdes … No es que no tengan clorofila, sino que tienen otros pigmentos como las xantofilas y los carotenoides. Las xantofilas son amarillas y los carotenoides son de color naranja. Esto le da color a las hojas.

Algunas hojas de plantas que no son verdes

Todos los colores en las hojas que vemos son la mezcla de los tres pigmentos mencionados anteriormente. Clorofila, carotenoides y xantofilas.

Gracias por la pregunta 🙂

¿Por qué no es una pregunta que generalmente hacemos en biología? Realmente no podemos saber por qué. ¿Qué y cómo son las preguntas que podemos responder? La clorofila no absorbe la ‘luz verde’, la refleja. Absorbe el azul y luego una banda estrecha en el espectro rojo. Si está interesado en la ‘física’ y la ‘bioquímica’ de cómo sucede esto, otros han escrito algunas piezas muy buenas a continuación.

Pero la pregunta que parece preguntarse es cómo evolucionó la clorofila, que es una pregunta muy interesante. La clorofila probablemente evolucionó primero en las cianobacterias, que son muy muy antiguas, y los miembros vivos de este grupo tienen clorofila a. La clorofila a se encuentra en todos los tipos de algas y plantas terrestres.

La clorofila b solo está presente en algas verdes y plantas. La clorofila c es otro tipo de clorofila que se encuentra en los dinoflagelados y las algas pardas o ‘kelps’.

Las cianobacterias y las algas rojas también tienen otros pigmentos accesorios. El término cian en cianobacterias se refiere al pigmento accesorio ficocianina. Esto es lo que le da a las ‘cianobacterias’ su color verde azulado. Las algas rojas tienen ficoeritrina, que probablemente puedas adivinar les da un color rojizo.

Los colores de las plantas y las algas pueden depender tanto de los pigmentos accesorios como de los pigmentos primarios de recolección de luz.

Los diferentes pigmentos accesorios probablemente evolucionaron para ayudar a estos diferentes grupos de organismos a adaptarse a diferentes nichos. Las algas rojas y marrones pueden vivir a mayores profundidades que otras algas. La verdadera zona ‘fotica’ en el océano no es muy profunda, por lo que la mayor parte de la luz que normalmente se usaría en la fotosíntesis debe recolectarse utilizando otras longitudes de onda.

Las plantas evolucionaron a partir de algas verdes. Por lo tanto, tienen las mismas moléculas de clorofila (A y B).

‘Plantas’ de un color diferente

Como dijo Franklin, a la evolución solo le preocupa “lo suficientemente bueno”. Pero quiero agregar que en los detalles de su pregunta, agregó la figura “intensidad del centro del disco solar”, que no es realmente una representación precisa de la luz solar en la tierra.

Cuando incluyes los cerca de 150 millones de kilómetros y los efectos atmosféricos. Obtenemos algo como esto:

El rojo representa la radiación al nivel del mar, donde a las plantas les gusta pasar el rato. Usted ve las caídas en comparación con el espectro de “luz solar en la parte superior de la atmósfera” debido principalmente a las bandas de absorción del agua atmosférica.

Pero tenga en cuenta que menos púrpura, el espectro es casi constante en el rango visible.

Entonces, la planta podría ser igualmente anaranjada o amarilla o azul con apenas (si es que la hay) pérdida de eficiencia, pero como dijo Franklin, la clorofila estaba en oferta y la clorofila es verde, por lo tanto, nuestras hermosas plantas verdes.

Bueno, el negro es bueno para absorber la luz como energía térmica no ordenada, no utilizable.

La clorofila “quiere” absorber la luz solar de manera ordenada para extraerle energía electromecánica útil.

Sucede que la evolución, a través de la mutación gradual y la selección, ha creado bio-moléculas orgánicas de clorofila que esencialmente operan en una sola frecuencia de luz azul-violeta “sub-UV” … con lo que quiero decir que la clorofila usa principalmente fotones de luz visible de mayor energía, cada uno de los cuales transporta individualmente más energía que el fotón solar promedio.

Usted sabe que la radiación UV se considera radiación ” ionizante “, capaz de expulsar electrones de los átomos y causar daños que pueden causar cáncer de piel. Quizás no sea sorprendente, entonces, que a la clorofila “le guste” usar fotones de casi tanta energía, de modo que los electrones puedan ser ” excitados ” fuera de una región y propulsados ​​a otra con suficiente energía cinética para ser electromecánicamente útiles en ensamblando moléculas de azúcar?

Inexperadamente, ofrezco que las presiones competitivas de la competencia son, por un lado, un deseo de usar fotones “duros” de alta energía excitantes a ionizantes (favorecerían los rayos UV ) vs. un deseo de usar fotones de espectro de pico del Solar más comunes (favorecería el amarillo ), por el otro.

La mejor solución evolutiva hasta la fecha, es un “compromiso” entre azul y violeta (BIV), más fácilmente disponible que UV pero más enérgico que los otros colores visibles (ROYG).

La absorción de energía por las plantas no es solo la absorción de cualquier fotón que pasa. Es una reacción particular en la que un fotón es absorbido por uno de una familia de colorantes estrechamente relacionados llamado clorofila que absorbe un fotón de una energía particular y expulsa un electrón de una manera que, eventualmente, puede usarse para crear azúcares, etc. que viven las plantas y, eventualmente, todo lo demás.

El rango de energías que pueden activar este colorante en particular está limitado y definido por la química de la molécula de clorofila. Generalmente está en el rango que vemos como rojo y casi infrarrojo, y está definido por la estructura química de una molécula muy sofisticada. Se reflejan fotones de una energía demasiado alta, como el verde, por lo que muchas plantas se ven verdes.

Para poder absorber más energía y seguir su objetivo de aparecer negro, la planta tendría que “inventar” otra molécula con las propiedades especiales de la clorofila, pero sintonizada a una energía más alta. Pero parece que la molécula de clorofila solo se ha inventado una vez: es uno de los pasos definitorios que conducen a la vida tal como la conocemos. Ni siquiera sabemos si tal molécula nueva es posible. Si es así, no puede ser sintetizado por el método evolutivo de pequeños cambios en un sistema de trabajo. Sería definido por una nueva química, no por un cambio de biología.

La evolución solo puede moverse por pequeños pasos, cada uno de los cuales debe ser viable y al menos no menos apto que sus predecesores. Ampliar el rango de longitudes de onda utilizadas por las plantas implicaría un salto del tipo que la evolución no hace.