Mengapa tanaman berwarna hijau?

Atribut fisik pigmen yang terlibat dalam memperoleh cahaya adalah faktor penting yang berkontribusi pada seleksi evolusi bahan kimia yang digunakan untuk fotosintesis. Namun, alasan mengapa tumbuhan tingkat tinggi menggunakan komplemen spesifik klorofil dan karotenoid masih menjadi spekulasi. Bentuk selektif yang menyebabkan seleksi evolusi tidak diketahui, dan kita dapat mengajukan pertanyaan berikut: Mengapa tumbuhan tingkat tinggi juga menggunakan pigmen yang menyerap lebih kuat di daerah hijau? Mengapa tumbuhan tingkat tinggi berwarna hijau?

Jawaban sepele untuk pertanyaan terakhir adalah fisika (optik). Ganggang hijau dan tumbuhan tingkat tinggi menggunakan klorofil dan mengikat berbagai karotenoid untuk menangkap cahaya untuk fotosintesis. Pigmen lain yang digunakan oleh organisme fotosintesis, seperti klorofil (Chl) c, fucoxanthin, dan fikobilin, menyerap cahaya di semua wilayah spektrum yang terlihat, tetapi pigmen ini tidak digunakan oleh ganggang hijau dan tumbuhan tingkat tinggi. Klorofil dari tumbuhan tingkat tinggi dan karotenoid menyerap cahaya di daerah merah dan biru dari spektrum yang terlihat. Cahaya hijau adalah yang paling sedikit diserap dan paling banyak dipantulkan, sehingga sebagian besar daun berwarna hijau. Banyak spektrum aksi suspensi alga encer, yang memiliki kandungan Chl rendah, dengan jelas menunjukkan bahwa cahaya hijau kurang efektif daripada cahaya biru atau merah untuk fotosintesis. Pada daun yang memiliki kandungan Chl tinggi, antara 80 hingga 90% cahaya hijau yang jatuh pada daun diserap. Jelasnya, lampu hijau merupakan sumber energi penting yang dapat digunakan oleh tumbuhan tingkat tinggi.

Karakteristik penyerapan khusus klorofil mirip dengan yang dilakukan untuk melakukan dua fungsi yang bertentangan tetapi diperlukan pada tumbuhan tingkat tinggi. Pertama, klorofil dan cahaya menyerap pemanfaatan maksimum dalam kondisi tak jenuh, sebuah fungsi yang dipahami dengan baik. Kedua, mereka dapat bertindak sebagai pigmen pelindung dalam kondisi cahaya yang terlalu jenuh, ketika cahaya yang diserap dihamburkan sebagai panas. Dalam kondisi seperti itu, sebagian besar cahaya juga dapat digunakan secara efisien, terutama di bagian bawah lembaran, yang sebagian besar diterangi oleh lampu hijau dan tidak redup. Fungsi kedua mungkin adalah gaya selektif yang memunculkan tanaman darat yang sangat sukses, yang berevolusi dari ganggang hijau.

Karena tumbuhan berevolusi jauh sebelum penglihatan, mungkin tidak ada nilai adaptif untuk menjadi “hijau” sehubungan dengan evolusi bersama dengan hewan; meskipun penglihatan vertebrata lebih sensitif terhadap lampu hijau. Serangga, tentu saja, memiliki banyak sekali hubungan coevolutionary dengan tanaman, banyak yang didasarkan pada warna bunga, misalnya. Selain penting sebagai sumber energi, cahaya juga mengendalikan banyak aspek perkembangan tanaman. Diperkirakan bahwa pigmen fotosintesis untuk pemanenan energi dipilih sebelum sistem deteksi cahaya untuk pengembangan.