Олена Нетичай

Перші досліди по фотосинтезу були проведені Джозефом Прістлі в 1770—1780-х роках, коли він звернув увагу на «псування» повітря в герметичній посудині свічкою (повітря переставало бути здатним підтримувати горіння, поміщені в нього тварини задихалися), що горіла, і «виправлення» його рослинами. Прістлі зробив висновок, що рослини виділяють кисень, необхідний для дихання і горіння, проте не відзначив, що для цього рослинам потрібне світло. Це показав незабаром Ян Інгенхауз. 1771 року британський хімік Джозеф Прістлі відкрив фотосинтез, виявивши, що повітря, «зіпсоване» горінням або диханням, знову стає придатним для дихання під дією зелених частин рослин. Прістлі — автор книги «Історія та сучасний стан відкриттів, що стосуються зору, світла і квітів», опублікованої 1772 року. Роботи Прістлі отримали широку популярність у наукових колах. Разом з іншими вченими, такими, як Антуан Лавуазьє, Генрі Кавендіш, Карл Шеєле, він сприяв утвердженню уявлень про склад повітря. Прістлі належить честь відкриття кисню (1774 року). 1778 року він довів, що під час фотосинтезу рослини поглинають вуглекислий газ і виробляють кисень.

У 1770-х роках нідерландський фізіолог, біолог і хімік, Ян Інгенхауз, зацікавився газовим обміном рослин. Він зробив це після зустрічі з ученим Джозефом Прістлі в своєму будинку в Йоркширі 23 травня 1771 року. Прістлі виявив, що рослини поглинають гази, а у 1779 році Інгенхауз виявив, що в присутності світла, рослини виділяють бульбашки від їх зелених частин, а в тіні цей процес припиняється. Він ідентифікував газ, як кисень. Інгенхауз також виявив, що в темряві рослини виділяють вуглекислий газ і зрозумів, що кількість кисню, яка виділяється на світлі, є більшою, ніж кількість вуглекислого газу, що виділяється в темряві. Це свідчить про те, що певна маса рослин залежить від повітря, а не тільки від води й поживних речовин у грунті. Отже, Ян Інгенхауз показав, що світло має важливе значення для процесу, за допомогою якого зелені рослини поглинають вуглекислий газ та виділяють кисень.

У 1818 році два французьких хіміка, П'єр Жозеф Пелетьє і Жозеф Б'єнеме Каванту, виділили зелений пігмент з листя рослин, який вони назвали хлорофілом.

Німецький лікар та фізик, Юліус Роберт фон Маєр, на підставі закону збереження енергії стверджував про те, що зелені рослини перетворюють енергію сонячного світла в енергію хімічних зв'язків. Пізніше було встановлено, що, крім виділення кисню, рослини поглинають вуглекислий газ і за участю води синтезують на світлі органічну речовину.

Климент Аркадійович Тімірязєв — російський природознавець-дарвініст, біолог, фізіолог, один з основоположників російської і радянської школи фізіологів рослин. Наукові праці Тімірязєва, що вирізняються стрункістю структури, чіткістю і послідовністю викладення фактичного матеріалу, присвячені експериментальній і теоретичній розробці проблеми фотосинтезу. Тімірязєв встановив, що фотосинтез здійснюється відповідно до закону збереження енергії; інтенсивність фотосинтезу тісно пов'язана з інтенсивністю світла. Тімірязєв висловив думку, що хлорофіл не тільки фізично, а й хімічно бере участь у фотосинтезі, передбачивши тим самим розвиток сучасної науки. Дослідження Тімірязєва енергетичних закономірностей фотосинтезу мало важливе значення в обґрунтуванні вчення про єдність і зв'язок живої та неживої матерії в процесі кругообігу речовин і енергії в природі. К. А. Тімірязєв порушив проблему еволюції фотосинтезу, яка знайшла свій розвиток у сучасній науці. Спектри поглинання хлорофілу були вивчені К. А. Тімірязєвим, він же, розвиваючи положення Маєра, показав, що саме поглинання світла дозволяє підвищити енергію системи, створивши замість слабких зв'язків С-О і О-Н високоенергетичні С-С (до цього вважалося, що у фотосинтезі використовуються жовті промені, що не поглинаються пігментами листка). Зроблено це було завдяки створеному ним методу обліку фотосинтезу за поглинанням CO2, в ході експериментів з освітлення рослини світлом різних довжин хвиль (різного кольору) виявилося, що інтенсивність фотосинтезу збігається зі спектром поглинання хлорофілу.

Німецький хімік, ботанік, Вільгельм Преффер, у 1877 році назвав процес перетворення енергії сонячного світла в енергію хімічних зв'язків фотосинтезом.

Михайло Семенович Цвєт — російський ботанік та фізіолог рослин, винахідник хроматографії. Займався дослідженням фотосинтетичних пігментів листя рослин, у чистому вигляді отримав хлорофіли a, c, b та деякі з ізомерів ксантофілу. Розділити пігменти і вивчити їх окремо вдалося Цвєту за допомогою створеного ним методу хроматографії. Січень 1902 - червень 1915 року Михайло Семенович зосереджується на вдосконаленні хроматографічного методу та на його застосуванні для розподілу пігментів зеленого листя.

Окислювально-відновну суть фотосинтезу (як оксигенного, так і аноксигенного) постулював американський мікробіолог Корнеліс Бернардус ван Ніль. Це означало, що кисень у фотосинтезі утворюється повністю з води, що експериментально підтвердив 1941 року О. П. Виноградов у дослідах з ізотопною міткою. Теорію походження кисню з вуглекислого газу спростував Корнеліс Ван Ніль, який в Станфордському університеті (США) вивчав метаболізм різних фотосинтезуючих бактерій. Він з'ясував, що для фотосинтезу пурпурних сірчаних бактерій необхідний сірководень, а в результаті цього процесу всередині бактеріальних клітин нагромаджується сірка. Після серії дослідів у 1937—1941 pp. учений зробив сміливе узагальнення: первинна фотохімічна реакція фотосинтезу полягає саме в фотодисоціації води, а не в розкладанні СО2, й запропонував сумарне рівняння фотосинтезу. Отже, для водоростей, вищих рослин, у яких вода слугує донором електронів, підсумкове рівняння фотосинтезу вивів Корнеліс ван Ніль.

У 1937 британський біохімік, Роберт Хілл, встановив, що процес окиснення води (і виділення кисню), а також асиміляції CO2, можна роз'єднати. 1939 року довів, що кисень виділяється рослинами лише на світлі.