Il fitocromo è un pigmento che si trova nella maggior parte delle piante e in alcuni batteri che viene utilizzato per monitorare il colore della luce. Le piante possono utilizzare questo pigmento per determinare i fotoperiodi, quando germinare i semi, quando fiorire e quando produrre cloroplasti, una sostanza chimica chiave utilizzata nella fotosintesi. La fotosintesi è un processo mediante il quale le piante convertono la luce solare in nutrimento. Il fitocromo può anche essere determinante per controllare la forma e le dimensioni delle foglie, la lunghezza dei semi, il numero di foglie che si formano e la lunghezza ottimale dei semi per sfruttare al meglio la luce a portata di mano.
Un pigmento è una sostanza che altera il colore di un oggetto riflettendo alcune onde di luce e assorbendone selettivamente altre. Ad esempio, immagina che i raggi rossi, gialli e blu vengano illuminati su una palla. Se la palla riflette il blu e assorbe tutte le altre onde luminose, a un osservatore la palla apparirà blu. Il fitocromo è un pigmento speciale con due forme, Pr e Pfr, che assorbono rispettivamente la luce rossa e la luce rossa lontana, emettendo una tonalità dal verde al blu. La luce rossa e la luce rossa lontana sono sorgenti luminose a energia e frequenza relativamente basse, rispetto ad altre onde luminose nello spettro elettromagnetico.
Il fitocromo è un fotorecettore o una proteina che rileva la luce su un organismo e suscita una risposta. Ha sia una componente proteica che una componente cromofora, il pezzo responsabile dell’assorbimento della luce rossa. La molecola inizia a ricevere la luce rossa nella forma Pr, che fa sì che il fitocromo subisca un cambiamento chimico per diventare Pfr. Questo stato Pfr del fitocromo è lo stato attivo, o lo stato che inizia i processi di risposta nella pianta, e preferisce assorbire la luce rossa lontana.
Nelle piante da fiore, questo metodo di rilevamento della luce aiuta a sviluppare il fotoperiodismo, o risposte al giorno e alla notte. Le piante possono anche utilizzare il fitocromo per modificare la forma e le dimensioni delle foglie e per iniziare la sintesi dei cloroplasti. Ciò garantisce che la fotosintesi possa fare un uso ottimale della luce a portata di mano. È anche importante monitorare la luce in modo che i semi possano crescere con successo, senza seccarsi o ricevere troppo poco sole.
La scoperta del fitocromo è iniziata con l’osservazione del fotoperiodismo nelle piante. Gli scienziati hanno iniziato a notare che le piante rispondevano in modo diverso al giorno e alla notte; alcune piante hanno alterato i processi per giorni più lunghi, alcune hanno favorito la fioritura durante le giornate più brevi, e alcune hanno smesso di fiorire se sono state esposte alla luce anche per pochi minuti durante la notte. Negli anni ‘1930, presso il Centro di ricerca agricola di Beltsville, il botanico Sterling Hendricks, la fisiologa Marion Parker e il chimico Harry Borthwick si unirono per indagare su questo fenomeno.
Nel 1948, i test spettrografici indicarono che un singolo pigmento era responsabile del fotoperiodo. Nel 1952, i test hanno rivelato che la germinazione è stata interrotta quando una pianta è stata esposta alla luce rossa lontana e riavviata quando esposta alla luce rossa. Nel 1959, il team ha eseguito test conclusivi sui semi di rapa e ha chiamato il pigmento fitocromo.