Che cos'è un fitocromo?
Il fitocromo è un pigmento presente nella maggior parte delle piante e in alcuni batteri che viene utilizzato per monitorare il colore della luce. Le piante possono usare questo pigmento per determinare i fotoperiodi, quando germinare i semi, quando fiorire e quando produrre cloroplasto, una sostanza chimica chiave utilizzata nella fotosintesi. La fotosintesi è un processo mediante il quale le piante convertono la luce solare in nutrimento. Il fitocromo può anche essere determinante nel controllare quale forma e dimensione si formano le foglie, la lunghezza dei semi, quante foglie si formano e la lunghezza ottimale dei semi per sfruttare al meglio la luce a portata di mano.
Un pigmento è una sostanza che altera il colore di un oggetto riflettendo alcune onde di luce e assorbendone selettivamente altre. Ad esempio, immagina che i raggi rossi, gialli e blu stessero brillando su una palla. Se la palla riflette il blu e assorbe tutte le altre onde luminose, la palla apparirà blu a un osservatore. Il fitocromo è un pigmento speciale con due forme, Pr e Pfr, che assorbono rispettivamente la luce rossa e la luce rossa lontana, emanando una tonalità dal verde al blu. La luce rossa e la luce rossa lontana sono fonti di luce a energia e frequenza relativamente basse, rispetto ad altre onde luminose nello spettro elettromagnetico.
Il fitocromo è un fotorecettore o una proteina che rileva la luce su un organismo e suscita una risposta. Ha sia un componente proteico che un componente cromoforo, il pezzo responsabile dell'assorbimento della luce rossa. La molecola inizia a prendere luce rossa nella forma Pr, che fa sì che il fitocromo subisca un cambiamento chimico per diventare Pfr. Questo stato di fitocromo Pfr è lo stato attivo, o lo stato che inizia i processi di risposta nella pianta e preferisce assorbire la luce rosso-lontano.
Nelle piante da fiore, questo metodo di rilevazione della luce aiuta a sviluppare il fotoperiodismo o le risposte al giorno e alla notte. Le piante possono anche usare il fitocromo per modificare la forma e le dimensioni delle foglie e iniziare la sintesi dei cloroplasti. Ciò garantisce che la fotosintesi possa sfruttare in modo ottimale la luce a portata di mano. È anche importante monitorare la luce in modo che i semi possano crescere con successo, senza seccare o ricevere troppo poco sole.
La scoperta del fitocromo è iniziata con l'osservazione del fotoperiodismo nelle piante. Gli scienziati hanno iniziato a notare che le piante rispondevano in modo diverso al giorno e alla notte; alcune piante hanno alterato i processi per giorni più lunghi, alcune hanno favorito la fioritura durante brevi periodi di tempo e altre hanno smesso di fiorire se sono state esposte alla luce anche per alcuni minuti durante la notte. Negli anni '30, al Beltsville Agricultural Research Center, il botanico Sterling Hendricks, il fisiologo Marion Parker e il chimico Harry Borthwick si unirono per indagare su questo fenomeno.
Nel 1948, i test dello spettrografo indicavano che un singolo pigmento era responsabile del fotoperiodo. Nel 1952, i test hanno rivelato che la germinazione è stata interrotta quando una pianta è stata esposta alla luce rossa lontana e riavviata quando esposta alla luce rossa. Nel 1959, il team eseguì test conclusivi sui semi di rapa e nominò il fitocromo del pigmento.