Por que as folhas mudam de cor?

A fotossíntese é a maneira da natureza criar vida a partir da luz. A clorofila permite que uma árvore capture fótons, extraindo uma parte de sua energia para fazer os açúcares que a tornam uma árvore - a matéria-prima para folhas e cascas e raízes e galhos - então liberando os fótons em comprimentos de onda mais baixos de volta para a atmosfera
Embora a mente humana tenha se perguntado por que as folhas caem e mudam de cor, pelo menos desde Aristóteles, a clorofila - que tem parentesco químico com a hemoglobina em nosso sangue - só foi descoberta e nomeada em 1817, pela dupla farmacêutica-química francesa Joseph Bienaimé Caventou e Pierre Joseph Pelletier.
Em um adorável toque de humildade que distingue o cientista do explorador - o explorador, tão ansioso para nomear as terras e pontos de referência que ele "descobre" com base em si mesmo - eles escreveram em seu artigo de referência:

"Não temos o direito de nomear uma substância há muito conhecida e à história da qual acrescentamos apenas alguns fatos; no entanto, proporemos, sem lhe atribuir qualquer importância, o nome clorofila, de chloros, verde, e phyllon, folha: um nome que indicaria o papel que desempenha na natureza."

Mas a clorofila, que ainda não foi totalmente compreendida, não é o único pigmento nas árvores. Ao longo da vida de uma folha, quatro pigmentos primários percorrem suas células: o verde da clorofila, mas também o amarelo da xantofila, o laranja dos carotenóides e os vermelhos e roxos das antocianinas.
Na primavera e no verão, quando o dia fica longo e claro, a clorofila satura as folhas enquanto a árvore se ocupa convertendo fótons na doçura do novo crescimento.
Quando a luz do dia começa a diminuir no outono e o ar esfria, as árvores decíduas se preparam para o inverno e param de fazer comida - um gasto de energia metabolicamente caro demais na carência de luz solar. As enzimas começam a quebrar a clorofila desativada, permitindo que os outros pigmentos que estavam lá invisivelmente o tempo todo entrem em cena.
Um processo semelhante ocorre quando a fruta amadurece de verde a vários tons de vermelho, roxo, laranja ou amarelo.

Why the leaves change color?, The Marginalian (a continuar)

Fotossíntese artificial

"Os seres vivos são máquinas biológicas acionadas por energia solar até elas veiculadas pelo processo respiratório." ~ Mario Rigatto, médico pneumologista

A fotossíntese artificial é um campo de investigação com o objetivo de imitar a fotossíntese natural das plantas, com a finalidade de converter dióxido de carbono e água em carboidratos e em oxigênio, utilizando a luz do Sol.
Na fotossíntese natural existem dezenas de enzimas que catalisam várias reações individuais. Apesar disso, todo o processo pode ser divido conceitualmente em duas fases principais, que interagem mediante moléculas transportadoras de energia, sendo elas: as reações luminosas, que dependem da luz do Sol, e as reações escuras, que podem ocorrer na ausência de luz. Estas reações têm muita importância tanto do ponto de vista científico como do ponto de vista econômico, dado sua potencial aplicação na exploração da energia solar. Entretanto, o processo é tão complexo que, mesmo em um laboratório, é difícil de replicar.
O termo fotossíntese artificial se aplica aos processos que, inspirados na fotossíntese natural, buscam utilizar a energia solar para produzir outros tipos de energia que podem ser aproveitados pelo homem de maneira limpa e eficiente, de forma que no futuro possa ser produzido uma «planta artificial» que seja capaz de armazenar energia na forma de compostos orgânicos. Isto faz com que a fotossíntese artificial venha a ser uma tecnologia atrativa não só do ponto de vista prático e econômico, mas também do ponto de vista ecológico, já que potencialmente poderia ajudar a mitigar ou reverter alguns dos efeitos adversos produzidos pelo consumo de combustíveis fósseis como, por exemplo, o aquecimento global.
Em 2015, cientistas do Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) que investigam a fotossíntese artificial conseguiram uma marca mundial de rendimento de 10% em energia armazenada com um sistema completo, eficiente, seguro e integrado. Isso, por si só, já está no limiar da rentabilidade econômica.

Em síntese:
Eureka! A descoberta da fotossíntese
Viver de luz
A fotossíntese em insetos?
Haverá um dia a fotossíntese artificial?

Eureka! A descoberta da fotossíntese

Imagine você vivendo nos tempos antigos e querendo responder a algumas das grandes questões da vida. Aqui, para os nossos propósitos: Como crescem as plantas?! Bem, esse tipo grandioso de curiosidade acabou por produzir algumas respostas. Hoje, a maioria de nós encontra-se familiarizada com a fotossíntese, o processo pelo qual as plantas usam a energia do sol para viver e crescer. Mas levou um tempo muito longo para chegar até aqui. A primeira teoria sobre a vida das plantas veio de um dos mais importantes estudiosos da história, o filósofo grego Aristóteles. Ele escreveu, no século IV a.C., que as plantas alimentam-se absorvendo o solo nutricional através de suas raízes. Seu trabalho era tão influente no pensamento ocidental que esta foi a teoria predominante sobre o crescimento das plantas por 2.000 anos - não importando que ele estivesse completamente errado. E foi só por volta de 1500, quando a Revolução Científica começou na Europa, que as pessoas começaram, pelo menos, a tentar aplicar o pensamento racional nas grandes questões levantadas. E a vida das plantas, finalmente, passou a ser olhada com o devido rigor.

No início dos anos 1600, o químico flamengo Jan Baptista van Helmont realizou um experimento em que provaria que a teoria de Aristóteles estava errada - uma coisa quase sacrílega para aquele momento. Van Helmont secou uma certa quantidade de solo numa estufa (para extrair toda a água a fim de poder pesar apenas o próprio solo) e colocou 200 libras dele (exatamente) em uma panela grande. Em seguida, ele plantou uma muda de salgueiro, que  ele tinha também cuidadosamente pesado. E manteve a planta em um ambiente controlado para garantir que ele não teria alimentação de quaisquer fontes externas. Ele a regava com água destilada e pura da chuva e mantinha o solo coberto para evitar que substâncias estranhas caíssem nele. Depois de cinco anos, ele removeu a árvore da panela, novamente secou o solo, e pesou tanto o solo quanto a árvore Resultado: a árvore tinha ganho 164 libras e o solo pesou quase exatamente o que pesava cinco anos atrás. Se a teoria de Aristóteles fosse verdadeira o solo deveria ter reduzido de peso.

Extraído de: Eureka-The-Discovery-of-Photosynthesis, Neatorama

A fotossíntese em insetos?

Afídeos podem ter um sistema rudimentar de aproveitamento da luz solar

Kathryn Lougheed, Nature, 17 de agosto, 2012

Pulgões da ervilha

A biologia dos pulgões (afídeos) é bizarra: as fêmeas podem nascer grávidas e, aos machos, pode faltar a boca, o que os leva a morrer não muito tempo depois do acasalamento. Em adição à lista de suas anomalias, um trabalho recém-publicado indica que eles podem também captar a luz solar e usar a energia para fins metabólicos.
Os pulgões são os únicos animais com a capacidade de sintetizar os pigmentos denominados carotenóides. Os demais devem obtê-los através da dieta. Mas todos dependem destes pigmentos para uma variedade de funções, tais como a manutenção de um sistema imunitário saudável e a produção de certas vitaminas (vitamina A).
Alain Robichon, entomologista  do Institut Sophia Agrobiotech, em Antipolis, França, e colaboradores sugerem que, no caso dos pulgões, estes pigmentos podem absorver a energia do sol e transferi-la para a maquinaria celular envolvida na produção de energia. PGCS

Haverá um dia a fotossíntese artificial?

"Luz do sol

Que a folha traga e traduz

Vem ver de novo..."

Caetano Veloso

O Departamento de Energia dos EUA anunciou um financiamento de 122 milhões de dólares, ao longo de 5 anos, para o Instituto Tecnológico da Califórnia (Caltech) empregar na pesquisa de um novo tipo de combustível. O objetivo é bastante ambicioso: encontrar como, a partir da energia solar, se possa sintetizar uma substância química que tenha usos comerciais como combustível.
Os fundamentos desta ideia se baseiam num fenômeno existente na Natureza: a fotossíntese. O projeto é, portanto, inspirado em como as plantas produzem a sua própria energia. Assim, se tentará criar uma fotossíntese artificial que converta a luz solar, a água e o dióxido de carbono em alguma forma de combustível limpo. Com o financiamento disponível, os cientistas do Caltech desenvolverão painéis de absorção de luz, catalisadores, ligadores moleculares e membranas de separação, a fim de que esse desafio tecnológico seja vencido.

Ler a nota completa em ¿Es posible crear combustible a partir de energía solar?, ALT1040