Pakar Pecahkan Misteri Awal Mula Fotosintesis

Cara bernafas tumbuhan yakni fotosintesis sudah diajarkan sejak sekolah dasar (SD). Namun, butuh waktu lama untuk menemukan bagaimana proses itu bermula.

Untuk pertama kalinya, pakar dari sejumlah kampus berhasil mengetahui titik awal fotosintesis, yakni dimulai dari foton tunggal, yang merupakan partikel dasar cahaya.

"Sejumlah besar pekerjaan, secara teoritis dan eksperimental, telah dilakukan di seluruh dunia untuk mencoba memahami apa yang terjadi setelah foton diserap. Tetapi kami menyadari bahwa tidak ada yang membicarakan langkah pertama," kata Graham Fleming, ahli kimia di University of California Berkeley dan salah satu penulis penelitian baru tersebut seperti dilansir Live Science.

Lihat Juga : 101 SCIENCE Kenapa Mikir Bikin Capek?

Ketika cahaya Matahari masuk ke kloroplas (bagian sel yang mengandung klorofil) tanaman, energi dari foton yang masuk diserap dan digunakan untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen. Hal itu dimungkinkan karena keberadaan pigmen yang disebut klorofil.

Proses tersebut sudah diketahui paling tidak sejak tahun 1700an. Akan tetapi, butuh waktu yang lama untuk mengungkap detail granular itu.

Dua orang pakar dari Prancis pertama kali mengisolasi klorofil pada awal 1800an. Selanjutnya, ahli botani Theodor Wilhelm Engelmann menguak peran klorofil itu dalam menyerap sinar Matahari.

Selanjutnya, para peneliti membuat lebih banyak kemajuan dalam menentukan biokimia fotosintesis sepanjang abad ke-20, menemukan, misalnya, elektron tereksitasi membantu mentransfer energi melalui kloroplas.

Para peneliti itu juga menyadari, kloroplas semestinya sangat sensitif terhadap cahaya. Itu karena tumbuhan bisa melakukan fotosintesis bahkan di kondisi yang berkabut sekali pun dan foton dalam cahaya Matahari terdifusi.

Alhasil, mereka berhipotesis fotosintesis bisa berlangsung meski hanya ada sedikit sekali foton. Namun demikian, belum ada pakar yang sukses mengobservasi tahap pertama itu.

Dalam studi terbaru yang telah dipublikasikan di jurnal National Library of Medicine, para peneliti berhasil mengobservasinya. Mereka memanfaatkan bakteri fotosintetik berwarna ungu yang memiliki nenek moyang yang sama dengan tumbuhan dan alga modern.

Kemudian, para peneliti menyiapkan sumber foton yang hanya mengeluarkan dua foton sekaligus. Selama setiap tes, foton pertama yang ditembakkan diserap oleh detektor ultra-sensitif, sementara yang lain mengenai bakteri yang setara dengan kloroplas.

Dugaan peneliti tepat, ketika foton kedua mencapai targetnya, fotosintesis dimulai.

Para peneliti melakukan tes ini lebih dari 1,5 juta kali untuk memastikan bahwa foton kedua, bukan gaya luar, yang memicu reaksi kimia. Ini menegaskan bahwa hanya satu foton yang cukup untuk memicu fotosintesis.

"Eksperimen ini telah menunjukkan bahwa Anda benar-benar dapat melakukan sesuatu dengan foton individual. Jadi itu poin yang sangat, sangat penting," kata Birgitta Whaley, fisikawan kimia di UC Berkeley dan salah satu penulis studi tersebut, dalam sebuah pernyataan.