La vida en nuestro planeta, desde una pequeña hormiga hasta una majestuosa ballena, se mantiene gracias a la energía de los fotones. Los fotones son las partículas que componen la luz: equiparables a pequeños paquetes de energía. El mismísimo Albert Einstein propuso esta idea. Estas partículas pueden tener viajes extraordinarios. La travesía comienza en el Sol (figura 1).

El Sol es una fábrica en la que se produce helio y luz a partir de reacciones nucleares; es decir, dos núcleos de hidrógeno se combinan o fusionan para formar un nuevo elemento y, como consecuencia, se libera una gran cantidad de energía. La luz —y por lo tanto, los fotones— viaja a una velocidad increíblemente rápida desde el Sol hasta nuestro planeta (tarda tan solo 8 minutos en recorrer una distancia promedio de 150 millones de kilómetros). Ciertos fotones quedan atrapados en la atmósfera, donde son absorbidos por algunos gases; mientras que otros logran llegar a la superficie terrestre. Asimismo, muchos de ellos son asimilados por los elementos químicos de la corteza terrestre y su energía se libera en forma de calor. Pero hay más que son capturados por las plantas o las algas verdes con la ayuda del pigmento llamado clorofila, el cual confiere el color verde a estos seres vivos.

En ese momento, la energía del fotón provoca que un electrón de la clorofila se excite y se transfiera a un conjunto de proteínas que se pasan ese electrón de unas a otras. Es como si estas proteínas jugaran a la “papa caliente”. La papa representa al electrón y los jugadores, las proteínas. En ese proceso se libera energía que las células de las plantas y algas utilizan para producir moléculas como el almidón. Hasta este punto, el fotón —ese paquete de energía de la luz— ha viajado desde el Sol hasta una molécula orgánica como el almidón. A este proceso de transformación de la energía luminosa en química (en los enlaces de la molécula de almidón) se le llama fotosíntesis. Para que ocurra se necesita de agua y dióxido de carbono (CO2). Como desecho, se produce oxígeno.

El viaje del fotón continúa cuando un animal herbívoro (como un conejo) se alimenta de una planta. Gracias al sistema digestivo, se pueden romper las moléculas de almidón y aprovechar la energía que se encuentra en él. Esto se logra mediante enzimas especializadas que pueden extraer los electrones de las moléculas de alimento. Mediante un sistema parecido al de las plantas, las células animales pasan los electrones —la papa caliente— de una molécula a otra y, en el proceso, se libera energía; una parte de ella se disipa en forma de calor; la otra, se aprovecha para sintetizar una molécula conocida como ATP, la cual es utilizada en muchos procesos celulares que requieren de energía. En este proceso, el último jugador que captura a la papa caliente es el oxígeno. Es por eso que los animales y otros organismos que se alimentan de más seres vivos requieren de oxígeno para vivir.

Este proceso se denomina respiración celular y hasta cierto punto podría considerarse como lo inverso a la fotosíntesis: se comienza con una molécula orgánica y oxígeno, y se libera energía, CO2 y agua (figura 2). Así, la energía liberada por la digestión de los alimentos se puede utilizar para realizar una contracción muscular, para sintetizar hormonas o para transportar nutrientes de un lado a otro. El fotón ha viajado desde los enlaces químicos en el almidón hasta el movimiento de un músculo, la señal de crecimiento o la nutrición de un tejido. La energía del fotón liberada en forma de calor ya no puede utilizarse aunque siga existiendo. Como dijo el químico francés Antoine Lavoisier: “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”.

La energía que se encuentra en todas nuestras moléculas puede ser utilizada aun cuando morimos. Bacterias y hongos son capaces de degradar las moléculas de organismos muertos. De esta manera se aprovecha la energía y el viaje del fotón continúa. Así, se cierra el ciclo del flujo energético en el planeta y es lo que conocemos comúnmente como las cadenas tróficas, en las cuales unos organismos se alimentan de otros para aprovechar el carbono (para sintetizar sus propias moléculas) y la energía. Sin embargo, en el aspecto energético, el ciclo no es perfecto ya que continuamente se está aprovechando la energía proveniente del Sol para mantener las cadenas tróficas. ¿Por qué sucede esto?

Como se mencionó anteriormente, parte de la energía de los fotones se libera en forma de calor al interactuar con la materia y durante las reacciones químicas que sustentan la vida. La energía en forma de calor no es útil para los seres vivos. Si no hubiera un aporte constante de energía del sol, los sistemas biológicos tenderían al desorden, esto es, a perder su estructura organizada y, por lo tanto, dejarían de funcionar.

Gracias al viaje de los fotones, la vida en nuestro planeta es posible.

 


M. en C. Joaquín Ramírez Ramírez / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional
Autónoma de México, campus Morelos, México.