Еурека! Откривање фотосинтезе

Еурека! Откривање фотосинтезе

Замислите да сте живели у древним временима и жељели одговорити на нека велика питања у животу: Како смо стигли? Која су та светла на небу ноћу? Зашто да се извадим? И, за наше намере овде: Како се праве биљке расте из земље !? Па, такво грандиозно размишљање на крају је произвело неке одговоре. Данас, већина нас је барем донекле упозната са фотосинтезом, процес којим биљке користе сунчеву енергију да преживљавају и расте. Али нам је требало много времена да стигнемо овамо.

Прва популарна теорија о биљном животу потекла је од једног од најважнијих научника у историји, древног грчког филозофа Аристотела. Написао је, у четвртом веку пре нове ере, да су биљке имале храну апсорбујући храњиво земљиште кроз своје коријене. Његов рад је био толико утицајан на западну мисао да је ово преовлађујућа теорија о расту биља 2000 година. Тек у 1500-тим, када је научна револуција започела у Европи, људи су почели да покушавају, бар, да примене рационалну мисао на велика питања дана. А живот биљака је коначно добио ближи изглед.

Садња семена

Почетком 1600-их, фламански хемичар Јан Баптиста ван Хелмонт изводио је експеримент на који је веровао да ће Аристотелову теорију погрешити - готово срамотна ствар у то вријеме. Ван Хелмонт је осушио велику количину тла у пећи (да би извадио целу воду, тако да је могао да одмери само тло) и ставио је 200 килограма (тачно) у велики лонац. Онда је посадио дрвенасто врбо дрвећа, које је такође пажљиво премештао у посуду.

Држао је дрво у контролисаном окружењу како би се осигурало да не добије храну из било којег вањског извора. Напунио је је дестилованом и чистом кишницом и задржао тло покривено тако да у њега не би могла ући у странце. После пет година уклонио је дрво из посуде, поново осушио тло и одмерио тло и дрво. Резултат: Дрво је добило 164 килограма - а тла су се скоро иста разликовала као што је било пет година раније. Ако је Аристотелова теорија тачна, земљиште би требало да буде веома исцрпљено.

Ван Хелмонт није само показао да је Аристотел погрешио, већ је доказао своју теорију: да се биљке расте тако што сисају воду кроз своје коријене и претварају ту воду у биљно ткиво. Осим што је и ван Хелмонтова теорија погрешна. Али без обзира на то: Неко је ударио сјајан Аристотел у ивичњак, и тиме је ушао у потпуно нову ере ботанике.

Бонус: Године 1630. године, у другом експерименту, ван Хелмонт је запалио 62 килограма угља израђеног од дрвета у затвореном контејнеру. После тога, одмеравао је пепео: Техтао је само једну килограм. Где је остало 61 кг? Ван Хелмонт је закључио да су неки од углова постали "дивљи дух" или "гас", ријеч коју је извукао из грчке ријечи за "хаос". Иако је то назвао "дрвеним плином", ван Хелмонт је заправо открио угљен диоксид. И то откриће ће се показати посебно вриједним за научнике у будућности.

Аир Тиме

Вијести су путовале више него полако; потребно је 50 година да докажемо да је ван Хелмонтова теорија воде у биљке била погрешна, а још 50 година након тога, пре него што је дошло до следећег великог скока у биљној науци.

Британски физиолог Степхен Халес, који је већ увео име за животиње, започео је експерименте са биљкама. У једном од њих, Халес је причвршћивао дугачке стаклене цеви (пречника од 1/4 инча) до крајева одсјечених грана биљака, и мерило колико далеко сапун може потиснути цев (нађено је, на примјер, да винова лозица може да гурне сап до висине од скоро 25 стопа). Али Халес је при својим експериментима приметио нешто друго: мехури се често појављивали у сапи - што значи да су граничне границе емитовале ваздух и сап. Ово, заједно са другим доказима које је он накупљивао током година експеримената, довели су Халеса да верује да су биљке апсорбовале и протјеравале ваздух - заправо су "дишале" на свој начин. Није то први пут предложена идеја, али то је први пут предложио такав еминентни научник. Други научници су радили на теорији током наредних деценија, али са мало успеха.

Прошло је још 50 година. Затим, 1770-их, британски научник Јосепх Приестлеи одлучио је да настави тамо где је Халес отишао - и направио једно од најважнијих открића икада у ботанској науци.

Гасни напад

До овог тренутка је било познато да ће ускоро изаћи свећа светла са посудом која се налази изнад њега (због недостатка кисеоника, иако то није тачно схваћено). Приестлеи се проширила на експеримент и утврдила је да ће миш са козицом који је стављен преко њега ускоро изгубити свест и, ако је преостало у тегли, умрети. Теорија која је тада објаснила овај феномен била је да ватра и дисање миша некако "забрињавају" ваздух, што га чини поступно мање чистим.

Али много важније је било следеће откриће Приестлија. Ако је ставио живу биљку под теглу са запаљеном свећом, свећа је спаљена дуже него што би то нормално било. А ако је ставио биљку испод тегле са мишем у њега, миш би преживио чак четири пута дуже него без биљке. Ово је, као што можете замислити, запањујуће откриће.Не схватајући то, Приестлеи је открио да биљке емитују кисеоник. (Иако, заправо, кисеоник није правилно идентификован све до неколико година након Приестлијевих експеримената.)

Ево сунца

Приестлијеви експерименти показали су да су биљке учиниле нешто за ваздух. Нико није знао шта, али то је био огроман корак напред, а само неколико година касније, 1778. године холандски лекар Јан Ингенхоусз поновио је Приестлеиове експерименте, али овог пута са додатним и генијалним елементом: задржао је неке од тегова и биљака у мраку, и изложио друге на сунчеву светлост. Кроз ове експерименте Ингенхоусз је открио да ће свећа сагоријевати дуже, а миш би се оживио постојањем биљке у тегли ... само ако је биљка изложена директном сунцу. Оно што се доказало је да су биљке учиниле нешто за ваздух - али само уз помоћ сунца. Наука је још једном окренула главу.

Ингенхоусз је пратио свој брилијантни експеримент покушавајући да помири своје закључке са не тако бриљантном теоријом која се одвијала од средине 1600-их. Оно што су биљке у његовом експерименту радиле, рекао је, био је чишћење ваздуха нечистоћу познатом као флогистон, који је, између осталог, произвео и ватра и диха. (Теорија флогистона је постављена да објасни оксидационе процесе попут ватре и рђе.) Дакле, још једном, супер паметан (за његов дан) научник је био погрешан. Требало је узети Антоине Лавоисиер, француског хемичара који је раније идентификовао кисеоник као елемент, да би оспорио теорију флогистона, а потом умјесто тога доказивао да су биљке заправо радиле емисије кисеоника у ваздух.

Један од два није лош

Било је скоро 2.000 година од када је Аристотел урадио научни покушај да разуме биљке, а скоро 200 година откако је Јан Баптиста ван Хелмонт разбио Аристотел и успоставио модерну еру ботанике. У овом тренутку, последњи кораци ка разумевању барем рудиментарне науке иза фотосинтезе били су одмах иза угла. Од сада, ствари су почеле да се крећу прилично брзо.

Следеће велико питање за одговор је било: Ако би биљке емитовале кисеоник, одакле долази? На то питање је одговорено 1782. године када је швајцарски ботаничар Јеан Сенебиер, док се ширио на Ингенхоусзове експерименте, први пут доказао да биљке апсорбују угљен-диоксид из ваздуха и да га разбију. То је, како је рекао, одакле долази до кисеоника. (Поново погрешно, али то је било заиста дуго пре него што је ова теорија била неоснована). С друге стране, Сенебиер је такође могао показати да су зелени делови биљака, а не не зелени дијелови, као што су цвијеће , то је учинило. То је био део који је имао у праву.

Дакле: Биљке апсорбују угљен-диоксид, користе сунчеву енергију да га разбију, претварају угљеник у угљен-диоксид у биљно ткиво и емитују кисеоник.

Еурека!

Задњи стварно велики комад у слаги фотосинтезе коначно стигао је 1804. године, захваљујући швицарском хемичару Ницоласу де Сауссуре-у, који је доказао да угљеник постројења добијен од апсорбованог угљен-диоксида не би могао бити довољан да би се објаснио раст биљних влакана. Морало је бити нешто друго укључено - и предложио је да је вода (за коју ботаничари већ знају да су биљке апсорбоване кроз своје коријене). Такође је доказао да су биљке зависне од апсорбовања азота из земље. Био је у праву по оба тачака.

Вековима питања, експерименти, неуспјех и успјехи коначно су се исплатили, а основни процес којим биљке постижу храну и раст су коначно схватили. Било је пуно детаља које се тичу током наредних година (нарочито откриће хлорофила - ствари унутар биљних ћелија које врше конверзију сунчеве светлости у енергију - и која чини биљке зелене), али је основни процес коначно откривен.

Оставите Коментар

Популар Постс

Избор Уредника

Категорија