ARTE EN BIOLOGÍA:
Fotosíntesis en plantas acuáticas
La biología también es arte
A menudo se piensa que la biología experimental es propia de mentalidades analistas y cartesianas, donde no hay lugar para las emociones ni para la contemplación de la belleza. Parecería que el único objetivo y finalidad de un experimento es la demostración práctica de una hipótesis. Está claro que el objetivo es aceptar o rechazar una teoría, pero también puede servir para tomar conciencia de la complejidad del mundo vivo.
El Dr. Andrés de Haro, catedrático de zoología de la Universidad Autónoma de Bellaterra (un buen profesor y mejor persona), nos decía “maravíllense al contemplar el mundo natural, porque esto les ayudará a entenderlo”. Tenía razón. Por pragmática que sea la ciencia, siempre nos da motivos para maravillarnos, como si de una inmensa obra de arte se tratara.
El artículo que viene a continuación, reproduce un experimento que hice bajo la dirección y supervisión de Carme Duran Manero el curso de bachillerato 1970-71 (yo tenía entonces 15 años). Este experimento me maravilló porque, en su sencillez, no sólo es absolutamente demostrativo de la hipótesis de trabajo (las plantas, cuando hacen la fotosíntesis, desprenden oxígeno) sino que es visualmente bellísimo.
Ahora que estoy jubilando, y visto que no he encontrado referencias actualizadas del procedimiento, he decidido replicarlo en casa y poner procedimientos y resultados al alcance de quien quiera disfrutar como yo he disfrutado haciéndolo.
El experimento de la demostración de la fotosíntesis me persuadió de que la ciencia también es arte. Quizá por eso soy biólogo…
El experimento
Ante todo, recordemos que la fotosíntesis es el proceso por el que las plantas aprovechan el carbono del CO2 para su crecimiento, con desprendimiento de agua y oxígeno (ver fotosíntesis )
El planteamiento básico del experimento se describe en el manual Nuffield Biology Teachers Guide 3 The Maintenance of Life (pp. 131-132).
Este manual se editó en 1966. Cabe decir que la colección de manuales Nuffield fueron una herramienta pedagógica adelantada a su tiempo y, actualmente, todavía es un referente en la enseñanza de las ciencias naturales.
En el experimento adaptado en 1970 por Carme Duran, del Instituto San José de Calasanz, se utilizó azul de metileno como indicador del desprendimiento de oxígeno, en lugar de indigo-carmine . En la réplica de 2023, que describiré más abajo, también se utilizó azul de metileno por la facilidad en su obtención.
En el experimento replicado no es factible la utilización de la planta Elodea porque hace años que ha sido declarada en Catalunya como planta invasiva. Este vegetal ha invadido buena parte de nuestros lagos y estanques, y su venta en establecimientos de acuariofilia está estrictamente prohibida. Pero es posible utilizar otras plantas acuáticas con resultados igual de buenos.
El experimento adaptado aprovecha la característica del azul de metileno como indicador de reacciones REDOX (Reducción-Oxidación). En la forma reducida es incoloro, pero vira a azul en la forma oxidada.
El hidrosulfito sódico es un potente reductor, que vuelve incoloro el azul de metileno, que se encuentra normalmente en forma oxidada.
El procedimiento
El experimento aprovecha la característica del azul de metileno como indicador de reacciones REDOX. El azul de metileno es azul en estado oxidado e incoloro en estado reducido. La presencia de oxígeno hace que el azul de metileno vuelva a la forma oxidada (azul), con liberación de agua.
Reacción a azul de metileno reducido (blanco o glaucomethylene):
- Hidrosulfito sódico 5% en agua destilada, preparado en el momento .
(sinónimo: sodio dithionite)
Hidrosulfito so dique (sodium dithionite)
Proveedores:
https://tejoloquehilo.es/es/mordientes-/156-1112-comprar-hidrosulfito.html (de Sant Celoni)
https://lanaytelar.es/producto/hidrosulfito-2/ (de Sevilla, algo más económico que el de Sant Celoni)
El azul de metileno se utiliza como desinfectante de acuarios. Se puede encontrar en el 1% (Amazon) o en el 2% (Aliexpress). También en tiendas de acuariofilia. Ambas soluciones son igualmente adecuadas
- Agua desionizada : Una botella. Se puede comprar en cualquier droguería.
- Planta acuática
Se compra ambulía ( Limnophila sessiliflora) en cualquier tienda de acuicultura. La planta se mantiene en una cubeta con agua mineral (no del grifo porque puede tener cloro).
- PROCEDIMIENTO :
-Preparación de la planta : Se llena una cubeta de cristal transparente, cubierta, de 500-600 mL con agua mineral y se deja bajo una luz fuerte, por 1 hora, Al menos, para activar la fotosíntesis.
- Preparación de los reactivos :
- Azul de metileno al 2% . Comprado en tienda de aquariofilia o por tienda online. Si está al 1% también va bien.
- Hidrosulfito sódico al 2.5% : Se pesa 2.5 g de hidrosulfito y se pone en un frasco de vidrio con 100 mL de agua desionizada. Si no tenemos una balanza, ponemos media cucharada de café de hidrosulfito en un vaso de agua destilada.
La solución de hidrosulfito debe prepararse al momento . Pierde efectividad como reductor del azul de metileno con rapidez.
El hidrosulfito sódico es cáustico en polvo, y en disolución desprende vapores sulfurosos irritantes . Es necesario manipular este reactivo con guantes, mascarilla y gafas de protección.
1. Se llena de agua mineral una la cubeta o bote de vidrio de 500-600 mL. Lo mejor es una cubeta de cristal rectangular, que se puede comprar en tiendas de jardinería.
2. Con una jeringa de plástico o cuentagotas se pone 1.5 mL (aproximadamente) de solución de azul de metileno y se mezcla suavemente con un bastón o varilla de vidrio.
3. Con un cuentagotas se va poniendo hidrosulfito al 2.5% y se va removiendo con suavidad, hasta que el azul vire a incoloro (1.5-2 mL de hidrosulfito).
4. Se coge la ambulía y se fija en la base con un poco de plastilina para que la planta esté recta. Esto se puede hacer con una pinza larga de cocina o con palitos de comida china. Atención: la plastilina se deshace con el agua si está mucho tiempo.
5. Se pone la planta en la cubeta y se deja en reposo bajo la luz directa del sol o una fuente de luz intensa.
Para evitar que el oxígeno del aire vuelva azul el agua superficial, se puede poner cuidadosamente, en la superficie de la cubeta, un poco de aceite de girasol.
El desprendimiento de oxígeno debido a la fotosíntesis se pone de manifiesto por la aparición en el agua de delicados hilos de color azul que se salen de las hojas de la planta y avanzan hacia la superficie del agua. Los hilos son producidos por la disolución del oxígeno en el agua, que se desprende de la planta durante la fotosíntesis, provocando la oxidación del azul de metileno disuelto (previamente reducido con el hidrosulfito), con el cambio de color a azul .
Este artículo está dedicado a la memoria de Carme Duran Manero, que fue catedrática de Ciencias Naturales en el Instituto San José de Calasanz de Barcelona. Soy biólogo por su culpa.
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