Det var først på 1930-tallet at fotosyntesen og dannelsen av organisk materiale ble forstått full ut. Før det hadde naturvitenskapsmenn i flere århundrer prøvd å forklare plantenes vektøkning på andre måter.
Tidlig på 1600-tallet (1624) hadde Jean-Baptiste Van Helmont (1577-1644), belgisk kjemiker og naturforsker som er opphavsmannen til begrepet gass (som betyr kaos), fått et seljetre til å vokse fra et frø i en stamp med jord. Helmont oppdaget at treets vekt i løpet av fem år hadde økt mange ganger mer - fra 2,3 kg til 76,7 kg - enn det som kunne forklares ut fra reduksjonen i vekten av jorda på noen få gram. Helmont hadde imidlertid tilført systemet vann og trakk derfor den i og for seg logiske konklusjonen at «164 pounds (74,5 kg) tre, bark og røtter stammet fra bare vann». At det var vannet som var blitt omvandlet til tre støttet opp under den to tusen år gamle teorien til naturfilosofen Tales, om at «vann er alle tings opphav».
Helmonts oppfatning satte sitt preg på Sir Isaac Newton (1643-1727). Newton var åpen for at alt i universet, også selve Jorden, kunne stamme fra vann. I sitt hovedverk - Principia (1687) - skrev han at vann «ved sakte varme, gradvis omvandles til en form for salt, svovel, farger, slam og leire, sand, steiner, koraller, og andre terrestriske substanser».
Verken Tales (500 tallet f. Kr), Helmont eller Newton kjente til karbonkretsløpet (GEO 03/2007, side 32-34), men Helmont forstod at luft bestod av materie. Han så imidlertid ikke muligheten for at vektøkningen kunne komme fra lufta. Derfor var det naturlig å forklare vektøkningen med at det var vann som var blitt omvandlet til tre. Den gang ble nok dette av mange oppfattet som en støtte til alkymistene[1]. Konklusjonen som Helmont kom frem til var altså ikke «tatt ut av lufta», noe den paradoksalt nok burde ha vært. Det var, som vi ser, gode grunner for å konkludere slik han gjorde.
Helmont overså altså muligheten for at lufta kunne bidra med stoff (f.eks. CO2), og det fortsatte forskerne å gjøre i 150 år til. Men allerede på 1670-tallet, etter at mikroskopet hadde blitt tatt i bruk; ble naturforskerne klar over at det var små porer i blader og planter, og at disse porene åpnet for en utveksling med luften. De skjønte også at lys var nødvendig for planters vekst, og mange var inne på muligheten av at også partiklene i lyset (ref. Newtons modell for lys) kunne omvandles til plantemateriale og på den måten bidra til vektøkningen.
Men det var forsøkene til Helmont og hans forklaring som fikk størst oppmerksomhet. Dette skyldtes nok også at selveste Robert Boyle (1627-1691), engels naturfilosof, gikk god for mye av det Helmont fant ut. Det passet dessuten best inn i det etablerte paradigmet og som alkymistene forvaltet. Det var ikke før Antoine Lavoisier (1743-1794), "den moderne kjemiens far", grep fatt i dette at man på slutten av 1700-tallet begynte å forstå hva luft var og hvilken rolle den kunne spille i forhold til planters vekst.
På slutten av 1700-tallet var altså hovedprinsippene på plass i den moderne kjemien, men karbonkretsløpets virkemåte forble likevel lenge et mysterium.
Lavoisier kjente til karbonkretsløpet, men han forstod ikke hva som skjedde fordi han ikke kjente til fotosyntesen.
Fotosyntesen (ordet fotosyntese stammer fra gresk og betyr «satt sammen av lys») er den prosessen som ved hjelp av lys binder vann og CO2 og lager oksygen, samtidig som den syntetiserer organisk materiale. Fotosyntesen er derfor selve grunnlaget for livet på jorda. Forskerne kom ikke til «full» klarhet i dette før på 1930-tallet. Klorofyllet, det som «gjør jobben», hadde blitt isolert allerede tidlig på 1800-tallet. Det skulle imidlertid gå over 100 år før klorofyllets sammensetning ble forstått - og dermed noe av dets nærmest magiske virkemåte.
Ved hjelp av lysenergi sørger klorofyllet - et organisk molekyl - for å spalte vann til hydrogen- og oksygengass, og det er nettopp denne spaltingen som gir energi til å syntetisere organisk materiale. Helmonts konklusjoner om at vektøkningen kom fra omvandling av vann var derfor ikke så langt fra sannheten.
Klorofyll er plantenes motstykke til dyrenes (og blodets) hemoglobin. I klorofyllet er det et magnesiumatom i «midten», mens det i hemoglobinet er et jernatom i midten. Det er jernatomet som sørger for transporten av oksygen i organismen.
Det var klorofyllet som satte i gang produksjonen av oksygen på Jorden. Dermed fikk vi også atmosfæren som dyrelivet kunne utvikle seg i. Med livet kom også døden. Og fossilene.
Per Arne Bjørkum
Oppdatert: 08.12.2010 09:58
av Alf Kvassheim
Halfdan Carstens, ansvarlig redaktør – GeoPublishing AS, Postboks 6315 Sluppen, 7491 Trondheim - Tlf: 73 90 40 90 / 73 90 40 89
