Por que a clorofila evoluiu para ter a cor verde ao invés de preta, que no caso absorveria mais energia?
Um dos equívocos sobre a fotossíntese é imaginar que seu objetivo é maximizar a quantidade de energia absorvida. O problema inicial com a absorção da luz solar e seu uso, é que a luz solar é muita energia. O sol emite um grande fluxo de energia essencialmente contínuo, enquanto que as plantas necessitam de uma fonte de energia discreta para realizar muitos processos em micro-escala (bombear íons, mover pequenos motores ao longo de seus filamentos, mesclar pequenas proteínas, etc.).


Uma vez que clorofila não evoluiu para resolver um problema de eficiência, pois a energia disponível é completamente superior ao que é necessário, qual seria a razão para absorver mais energia se ela não é necessária?


Um bom exemplo seria o de alguém recebeu um bilhão de dólares em cheque. Seu principal problema não seria não ter dinheiro suficiente, mas seria como trocar o dinheiro de uma forma que seria útil em sua vida diária. Se acontecer de ser alguém que só compra na loja de um dólar, então teríamos um bom exemplo de uma célula da planta. Por fora, parece que a pessoa está sendo muito econômica e mantem o controle de cada dólar de sua enorme fortuna, mas na realidade ela é apenas uma pessoa que só precisa de notas pequenas.
As plantas são na sua maioria tridimensionais (apesar de parecerem bem planas), com pilhas de cloroplastos recebendo um pouco de luz e produzindo energia. Em uma planta com clorofila preta, a luz seria absorvida inteiramente na camada de superfície, criando um outro problema de como caber toda a energia produzida pelas organelas no espaço reduzido de uma única camada.
O sol libera uma grande quantidade de energia. É possível que não haja necessidade de tentar capturar todo o espectro ou que não seria realmente benéfico fazê-lo. Muitas vezes, muito sol é um problema maior do que muito pouco. Demasiado sol e calor podem secar a planta. É possível que, para obter os benefícios da fotossíntese, talvez fosse necessário haver uma redução da energia para chegar a um equilíbrio. É muito parecido com um carro preto em um dia de verão quente: uma planta com clorofila preta poderia absorver todos os espectros, mas também ficar muito quente.


Ao observar um vegetal, logo imaginamos inúmeras folhas verdes. Essa cor ocorre graças à presença de um pigmento chamado clorofila, que está presente em organelas denominadas cloroplastos.
A fotossíntese acontece nos cloroplastos e é graças à clorofila que esse processo se torna possível. A clorofila atua absorvendo a luz, principalmente nos comprimentos de onda azul, violeta e vermelho. Ela reflete a cor verde, por isso a coloração das folhas de alguns vegetais é verde.
Existem alguns tipos de clorofilas: a clorofila A, clorofila B e clorofila C.
A clorofila A ocorre em todos os vegetais e algas, sendo essencial no processo de fotossíntese. A clorofila B é um pigmento acessório, ou seja, atua capturando a luz e transferindo a energia para a molécula de clorofila A. Já a clorofila C atua substituindo a clorofila B em alguns grupos. Ela está presente nas algas, não ocorrendo assim nas plantas superiores.


Por outro lado, observamos que nem todas as folhas são verdes. Essa variação na coloração das folhas deve-se ao fato de que não existem apenas pigmentos verdes nesse órgão.  Além da clorofila, encontramos nos cloroplastos o pigmento chamado de carotenoide. Esse pigmento é responsável pela coloração amarela, laranja e vermelho. Existem dois tipos principais de carotenoides: os carotenos e as xantofilas. Esses pigmentos são geralmente mascarados pela grande quantidade de clorofila, mas quando a clorofila é destruída, é possível observar a cor dos carotenoides. Esse fenômeno ocorre principalmente no outono nas regiões temperadas.
Toda matéria com cor só tem essa cor porque absorve todas as cores que há no espectro da luz e só reflete aquela cor que se vê. É por isso que a cor preta esquenta muito mais do que a branca, porque o preto não reflete nenhuma cor, e sim absorve todas elas transformando aquela energia em energia térmica.
O pigmento clorofila não absorve luz verde mas a reflete e é por isso enxergamos as plantas nessa cor. A energia captada pela clorofila vem das luzes azul e vermelha, absorvidas pela clorofila. Além do verde, as plantas refletem o ultravioleta, e por isso vários insetos podem enxergar nessa cor.
A molécula de clorofila não sofre desgaste ou modificações na sua estrutura durante a fotossíntese. Se fosse extraído a clorofila de uma folha e depois submetida à luz, verificaríamos o fenômeno da fluorescência. Esse fenômeno ocorre pois os elétrons que ocupam subníveis energéticos mais baixos absorvem luz e sobem para níveis energéticos mais altos. Esses elétrons perdem a energia recebida em forma de fótons, causando a fluorescência, retornando para os níveis energéticos inferiores.


A clorofila tem a mesma estrutura molecular da hemoglobina, a única diferença é o átomo central da molécula:  na clorofila é o magnésio e na hemoglobina é o ferro.

 

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