Lịch sử khám phá diệp lục

Joseph Priestley (1733-1804) là một trong những nhà khoa học Anh đầu tiên nghiên cứu về sự thở cuả thực vật. Với khả năng đặc biệc cuả mình, ông đã là mục sư, nhà thần học, là nhà khao cứu, là tác giả cuả nhiều sách giáo khoa về văn phạm, giáo dục, điên, hoá và cũng là một chiến sĩ bảo vệ tự do. Ông  cho đăng  các bài viết chính trị và phải trốn sang  Mỹ vì tư tưởng tiến bộ của mình. Đam mê nghiên cứu các chất khí, ông đã  đoán nhận khá  nhiều sự tồn tại cuả các chất khí và  năm 1771 đã chứng  minh rằng  cây cối có thể tái tạo lại chất khí bẩn do động vật thở. Chính Lavoisier đã đặt tên  chất khí đó là  "oxygène". Bốn  năm năm sau, Jan Ingenhousz (1730-1799), một bác sĩ Hoà Lan chứng  minh rằng  thực vật chỉ thải ra  khí oxygen  khi có ánh sáng.  Ban đêm, cây cối thải ra chất khí mà đèn cầy không thể  cháy được trong  chât khí này.

Thật ra lúc đó người ta chưa thể  hiểu có sự hô hấp thực vật. Các thí nghiệm đầu tiên trên sự trao đổi khí của thực  vật được thực hiện bởi Horace Bénédict de Saussure (1740-1799), nhà khảo cứu địa chất Thụy Sĩ (và là người tiên phong leo núi: ông  là  người đầu tiên  lên núi Mont Blanc  năm 1787).

Một người Thụy Sĩ khác, Jean Sénebier (1742-1809), cho rằng thực vật hấp thu khí carbonic và  xác định rằng dước tác dụng ánh sáng, chất khí này bị phân tích thành oxygen

Con trai của H.B. de Saussure, Nicolas Théodore (1764-1845), thường  làm việc và  du lịch theo cha nên cũng có lòng ham thích khảo cứu. Lúc bấy giờ có nhiều lý thuyết khác  nhau về dinh dưỡng thực vật: từ sự biến đổi nước  khoáng cho đến thuyết mùn (théorie de l'humus) cho rằng cây lấy từ đất thực phẩm hữu cơ. Các thuyết này đã vẩn được chấp nhận rộng rãi  cho dù không có các thí nghiệm xác  minh. Ngược  lại, De Saussus chứng  minh bằng  thí nghiệm rằng cây hút cùng  một lúc nước  và  muối khoáng được hòa tan trong  nước và  khẳng định kết luận  của mình bằng cách  cấy  trong môi trường khoáng  nhân  tạo. Ông chứng  minh rằng  thực vật đồng hóa carbon từ khí carbonic nghĩa là dùng  carbon của khí carbonic để tạo ra chất sống, nhưng  ông cũng tưởng lầm như Sénebier là  oxygen thải ra là từ khí này.  Ông nhận xét rằng  nước cần thiết cho sự chuyển động các  hiện tượng  này, nhưng  phải cần đến những kỹ thuật cầu kỳ của thế kỷ 20  mới chứng  minh rằng thực tế oxy thải ra là do những phân tử nước  bị phân tích.

Đến cuối thế kỷ thứ XVIII, các nghiên cứu sinh lý học thực vật công  nhận rằng  cây cối cũng thở như động  vật ngoài ra chúng còn có khả năng chế biến chất hữu cơ từ chất vô cơ khi được đặt trong ánh sáng. Tính chất này gọi là sự tự dưỡng (autotrophie), giúp chúng sống  mà không cần dùng  chất hữu cơ lấy từ các động  vật. Tóm lại, mọi động vật (gọi là hétérotrophe), không những phụ thuộc vào thực phẩm trực tiếp (động  vật ăn cây cỏ) hay gián tiếp (động vật ăn thịt) mà còn không phải là nguồn tạo ra oxygen, vì luíc  bấy giờ thực nghiệm xác minh rằng chì cây cối mới thải ra oxygen trong  khí quyển.

Cấu trúc phân tử diệp lục

Năm 1837,  René Dutrochet (1776-1847) nổi tiếng nhờ công trình trên sự khuếch tán (diffusion). Ông  khám phá  ra rằng  sắc tố màu xanh của lá cây, diệp lục tố (Chlorophylle) là thiết yếu cho hiện tượng này. Tiếp theo là  J.R. Mayer, cha đẻ ngành động nhiệt học (thermodynamique), sau khi chứng  minh sự tương đương giữa nhiệt năng  và động  năng, ông  dùng  ý tưởng  của mình cho thực vật và  quả quyết: "Cây cối  hấp thụ thu năng lượng ánh sáng, và  tạo ra một năng lượng hoá học". Ông  có lý: như tất cả các  dạng  năng lượng  khác,  có  sự tương đương giữa hóa năng và quang  năng. Đặc tính  dùng các  biến đổi năng lượng là một trong  những đặc tính quan trọng cho sự sống.

Năm 1862, Julius van Sachs, là nhà sinh lý học  lớn thời bấy giờ, chứng minh rằng  sự đồng hóa diệp lục tố xảy ra trong những thể lạp lục của tế bào thực  vật. Người ta thấy nơi đây chứa  rất nhiều diệp lục tố cho sự tổng  hợp tinh bột bằng ánh sáng

Năm 1898, Charles Barnes (1858-1910) đầu tiên đề nghị dùng chữ photosynthèse (sự quang hợp).

1905, Blackmann nhận thấy rằng sự quang hợp tùy thuộc ánh sáng  và  nhiệt độ trong  lúc phản ứng hóa học tùy thuộc một trong  hai yếu tố này, hoặc quang hóa, hoặc  nhiệt hoá. Từ sự quan sát trên đã dẫn đến giả thuyết rằng sự quang hợp phải do hai phản ứng  khác  nhau, phản  ứng quang hóa và nhiệt hóa.

H. Fischer  trình bày cơ cấu hóa  học của chlorohphylle.

Năm 1906 Richard Martin Willstätter (1872-1942) trích ly tinh thể của chất này.

Năm 1932 Robert Emerson (1903-1959) và William Arnold (1904-2001) chiếu sáng một nhóm rong bằng  những  đợt  sáng  tối xen kẽ và  nhận thấy rằng  sự quang  hợp cao hơn  khi được chiếu sáng  liên tục. Phản  ứng với ánh sáng gọi là phản  ứng quang hoá (photochimique) và phản ứng trong  bóng  tối là phản  ứng nhiệt hoá (thermochimique). Cuối cùng họ thiết lập một khái niệm đơn vị quang hợp, tổng số những chất màu trong đó một phân tử chlorophylle, trung  tâm quang hợp, biến đổi quang năng sang  hóa năng trong  lúc vài trăm phân tử chất màu khác được dùng để thu nhận ánh sáng 

Richard Willstätter

Khoa học tiến bộ rất nhiều nhờ những  kỹ thuật phân tích mới như phép sắc ký (chromatographie) nhờ công cuả Richard Martin Willstätter (1872.-1942), được  Nobel hóa học  năm 1915.

Năm 1937 Robin Hill chứng  minh rằng các thể lạp lục (chloroplaste) trưng  bày dưới ánh sáng có thể thải ra khí oxygen với điều kiện môi trường  phải chứa một hóa chất có khả năng giữ các électron  lại. Ngoài ra năng  lượng chuyển hóa (énergie métabolique) trong khi quang hợp, giống  như các  hiện tượng năng lượng  khác được biết nơi người và động  vật,  đều có nguồn gốc  từ các  phản ứng  oxy hóa-khử

Tuy nhiên  phải đến giữa thế kỷ XX nhờ những  kỹ thuật tân kỳ như sự tinh lọc và sự đánh dấu các đồng  phân cộng với tài năng  lẫn  kiên  nhẫn của các  nhà  nghiên cứu mà hiện ta mới có được  những giải nghĩa ở mức độ  phân tử.