Eureka! Penemuan Fotosintesis

Eureka! Penemuan Fotosintesis

Bayangkan Anda hidup di zaman kuno dan ingin menjawab beberapa pertanyaan besar dalam hidup: Bagaimana kita sampai di sini? Apa lampu-lampu itu di langit pada malam hari? Kenapa aku buang kotoran? Dan, untuk tujuan kita di sini: Bagaimana sih tanaman tumbuh dari tanah !? Yah, pemikiran yang muluk-muluk itu akhirnya menghasilkan beberapa jawaban. Saat ini, sebagian besar dari kita setidaknya agak akrab dengan fotosintesis, proses di mana tanaman menggunakan energi dari matahari untuk bertahan hidup dan tumbuh. Tapi kami butuh waktu sangat lama untuk sampai di sini.

Teori populer pertama tentang kehidupan tumbuhan berasal dari salah satu sarjana paling penting dalam sejarah, filsuf Yunani kuno Aristoteles. Dia menulis, pada abad keempat SM, bahwa tanaman memperoleh makanan dengan menyerap tanah nutrisi melalui akar mereka. Karyanya sangat berpengaruh pada pemikiran Barat bahwa ini adalah teori yang berlaku pada pertumbuhan tanaman selama 2.000 tahun. Baru pada tahun 1500-an, ketika Revolusi Ilmiah dimulai di Eropa, orang mulai mencoba, setidaknya, untuk menerapkan pemikiran rasional terhadap pertanyaan-pertanyaan besar pada masa itu. Dan kehidupan tanaman akhirnya terlihat lebih dekat.

Menanam Benih

Pada awal 1600-an, ahli kimia Flemish Jan Baptista van Helmont melakukan percobaan yang dia yakini akan membuktikan teori Aristoteles salah - hal yang hampir asusila untuk dilakukan pada saat itu. Van Helmont mengeringkan sejumlah besar tanah dalam oven (untuk mengeluarkan semua air sehingga ia dapat menimbang hanya tanah itu sendiri) dan memasukkannya seberat 200 pon (tepatnya) ke dalam panci besar. Kemudian dia menanam pohon willow pohon, yang juga ditimbang dengan hati-hati, ke dalam pot.

Dia menyimpan pohon di lingkungan yang terkendali untuk memastikan bahwa itu tidak mendapat makanan dari sumber luar. Dia menyiraminya dengan air hujan suling dan murni dan menjaga tanah tertutup sehingga tidak ada zat asing yang jatuh ke dalamnya. Setelah lima tahun, ia memindahkan pohon dari pot, mengeringkan kembali tanah, dan menimbang tanah dan tanah. Hasil: Pohon itu telah memperoleh 164 pon - dan tanahnya hampir sama dengan lima tahun sebelumnya. Jika teori Aristoteles benar, tanah seharusnya sudah sangat habis.

Van Helmont tidak hanya menunjukkan bahwa Aristoteles salah, ia juga membuktikan teorinya sendiri: bahwa tanaman tumbuh dengan menyedot air melalui akar mereka dan mengubah air itu menjadi jaringan tanaman. Kecuali teori van Helmont itu salah juga. Tapi tidak masalah: Seseorang telah menendang Aristoteles yang hebat ke pinggir jalan, dan dengan melakukan hal itu telah mengantar pada era botani yang benar-benar baru.

Bonus: Pada 1630, dalam eksperimen lain, van Helmont membakar 62 pon arang yang terbuat dari kayu dalam wadah tertutup. Setelah itu, ia menimbang abu itu: Beratnya hanya satu pon. Kemana perginya 61 pon lainnya? Van Helmont menyimpulkan bahwa beberapa arang telah menjadi “roh liar,” atau “gas,” sebuah kata yang ia ciptakan dari kata Yunani untuk “kekacauan.” Dan meskipun ia menyebutnya “gas kayu,” van Helmont sebenarnya telah menemukan karbon dioksida. Dan penemuan itu akan terbukti sangat berharga bagi para ilmuwan di masa depan.

Waktu Udara

Berita melaju lebih lambat dari hari-hari itu; Diperlukan waktu 50 tahun untuk membuktikan teori air-ke-tumbuhan van Helmont telah salah arah dan 50 tahun setelah itu sebelum lompatan besar berikutnya dalam ilmu tumbuhan terjadi.

Pada 1720-an, ahli fisiologi Inggris Stephen Hales, yang sudah membuat nama untuk dirinya sendiri dalam studi hewan, mulai melakukan eksperimen dengan tanaman. Dalam salah satu dari mereka, Hales melekat tabung gelas panjang (1/4 inci dalam diameter) ke ujung cabang cut-off tanaman, dan mengukur seberapa jauh getah dapat didorong ke atas tabung (ditemukan, misalnya, bahwa selentingan dapat mendorong getah hingga ketinggian hampir 25 kaki). Tetapi Hales melihat sesuatu yang lain selama eksperimennya: Bubbles sering muncul di getah-artinya bahwa cabang cut-off memancarkan udara serta getah. Ini, bersama dengan bukti lain yang telah dia kumpulkan dalam beberapa tahun percobaan, membuat Hales percaya bahwa tanaman menyerap dan mengusir udara - mereka melakukannya, pada kenyataannya, "bernapas" dengan cara mereka sendiri. Itu bukan pertama kalinya ide itu diusulkan, tetapi ini adalah pertama kalinya seorang ilmuwan terkemuka yang mengusulkannya. Ilmuwan lain bekerja pada teori ini selama beberapa dekade berikutnya, tetapi dengan sedikit keberhasilan.

50 tahun lagi berlalu. Kemudian, pada tahun 1770-an, ilmuwan Inggris Joseph Priestley memutuskan untuk melanjutkan ke mana Hales meninggalkan - dan membuat salah satu penemuan paling penting yang pernah ada dalam ilmu botani.

Serangan Gas

Pada saat ini diketahui bahwa lilin yang menyala dengan stoples yang diletakkan di atasnya akan segera keluar (karena kekurangan oksigen, meskipun ini tidak dipahami kemudian). Priestley memperluas eksperimennya, dan menemukan bahwa seekor tikus dengan stoples yang diletakkan di atasnya akan segera kehilangan kesadaran dan, jika dibiarkan dalam toples terlalu lama, akan mati. Teori yang menjelaskan fenomena ini pada saat itu adalah api, dan tikus yang bernapas entah bagaimana "mengotori" udara, membuatnya semakin kurang murni.

Tetapi yang jauh lebih penting adalah penemuan Priestley berikutnya. Jika dia meletakkan tanaman hidup di bawah toples dengan lilin yang menyala, lilin itu akan menyala lebih lama dari biasanya. Dan jika dia menempatkan tanaman di bawah kendi dengan seekor tikus di dalamnya, tikus itu akan bertahan hidup sebanyak empat kali lebih lama daripada tanpa tanaman. Ini, seperti yang Anda bayangkan, adalah penemuan yang luar biasa.Tanpa disadari, Priestley telah menemukan bahwa tanaman mengeluarkan oksigen. (Padahal, faktanya, oksigen tidak diidentifikasi dengan benar sampai beberapa tahun setelah percobaan Priestley.)

Di sini Hadir Matahari

Percobaan Priestley membuktikan bahwa tanaman melakukan sesuatu untuk disiarkan. Tidak ada yang tahu apa, tapi itu adalah langkah besar ke depan, dan hanya beberapa tahun kemudian, pada tahun 1778, dokter Belanda Jan Ingenhousz mengulangi percobaan Priestley, tetapi kali ini dengan unsur yang ditambahkan, dan cerdik: Dia menyimpan beberapa toples dan tanaman dalam kegelapan, dan membiarkan orang lain terkena sinar matahari. Melalui percobaan tersebut Ingenhousz menemukan bahwa lilin akan terbakar lebih lama, dan seekor tikus akan dihidupkan kembali dengan memiliki tanaman di dalam toples ... hanya jika tanaman terkena sinar matahari langsung. Apa yang terbukti adalah bahwa tanaman melakukan sesuatu untuk disiarkan - tetapi hanya dengan bantuan matahari. Sains, sekali lagi, menoleh ke kepalanya.

Ingenhousz menindaklanjuti eksperimennya yang cemerlang dengan mencoba mendamaikan kesimpulannya dengan teori yang tidak terlalu brilian yang telah ada sejak pertengahan tahun 1600-an. Apa yang dilakukan tanaman dalam eksperimennya, katanya, adalah membersihkan udara dari kotoran yang dikenal sebagai phlogiston, yang seharusnya diproduksi oleh makhluk api dan pernapasan, antara lain. (Teori phlogiston diasumsikan untuk menjelaskan proses oksidasi seperti api dan karat.) Jadi sekali lagi, seorang ilmuwan super cerdas (untuk zamannya) salah. Antoine Lavoisier, ahli kimia Prancis yang sebelumnya mengidentifikasi oksigen sebagai elemen, untuk membuktikan teori phlogiston, membuktikan bahwa apa yang sebenarnya dilakukan tanaman adalah memancarkan oksigen ke udara.

Satu dari Dua Tidak Buruk

Sudah hampir 2.000 tahun sejak Aristoteles telah membuat upaya ilmiah untuk memahami tanaman, dan hampir 200 tahun sejak Jan Baptista van Helmont telah menyanggah Aristoteles dan mengantar pada era modern botani. Pada titik ini, langkah terakhir menuju pemahaman setidaknya ilmu dasar di balik fotosintesis hanya ada di sekitar sudut. Dan mulai sekarang, segala sesuatunya mulai bergerak dengan sangat cepat.

Pertanyaan besar berikutnya yang harus dijawab adalah: Jika tanaman memancarkan oksigen, darimana datangnya? Pertanyaan itu dijawab pada tahun 1782 ketika ahli botani Swiss Jean Senebier, saat memperluas percobaan Ingenhousz, membuktikan untuk pertama kalinya bahwa tanaman menyerap karbon dioksida dari udara dan memecahnya. Itu, katanya, adalah dari mana oksigen berasal. (Salah lagi, tapi itu sangat lama sebelum teori khusus ini tidak terbukti.) Di sisi positifnya, Senebier juga mampu menunjukkan bahwa itu adalah bagian hijau dari tanaman, daripada bagian yang tidak hijau, seperti bunga , yang melakukan ini. Ini adalah bagian yang dia lakukan dengan benar.

Jadi: Tanaman menyerap karbon dioksida, menggunakan energi dari matahari untuk memecahnya, mengubah karbon dalam karbon dioksida menjadi jaringan tanaman, dan memancarkan oksigen.

Eureka!

Bagian terakhir yang sangat besar dalam teka-teki fotosintesis akhirnya tiba pada tahun 1804, milik kimiawan Swiss Nicolas de Saussure, yang membuktikan bahwa karbon yang diperoleh tanaman dari karbon dioksida yang terserap tidak mungkin cukup untuk menjelaskan pertumbuhan serat tanaman. Harus ada sesuatu yang lain yang terlibat - dan dia mengusulkan bahwa itu adalah air (yang sudah diketahui oleh ahli botani diserap oleh tanaman melalui akar mereka). Ia juga membuktikan bahwa tanaman bergantung pada menyerap nitrogen dari tanah. Dia benar pada kedua hal itu.

Berabad-abad pertanyaan, percobaan, kegagalan, dan kesuksesan akhirnya membuahkan hasil, dan proses dasar di mana tanaman mendapatkan makanan dan tumbuh akhirnya dipahami. Ada banyak rincian untuk menyempurnakan selama tahun-tahun berikutnya (terutama penemuan klorofil-hal-hal di dalam sel tumbuhan yang melakukan konversi sebenarnya sinar matahari menjadi energi - dan yang membuat tanaman menjadi hijau), tetapi proses dasar akhirnya telah ditemukan.

Tinggalkan Komentar Anda