PAR est le acronyme pour Rayonnement photosynthétiquement actif, et fait référence à la lumière avec des longueurs d'onde de 400 - 700 nm, le soi-disant spectre visible, de rouge à violet. Le PAR est photosynthétiquement actif car il englobe la gamme de longueurs d'onde absorbées par les pigments impliqués dans la photosynthèse - Chlorophylle a (Chl a) et divers accessoire des pigments, y compris les chlorophylles b, c et d, et les caroténoïdes. Bien qu'une large gamme de longueurs d'onde dans cette bande PAR soit absorbée par la multiplicité des pigments impliqués dans la photosynthèse, l'énergie associée à ce rayonnement est finalement transmise aux molécules Chl a qui se trouvent aux centres de réaction des deux photosystèmes (PS) qui pilotent la photosynthèse.

Le Chl a qui pilote l'excitation des électrons dans la photosynthèse absorbe également la lumière à part entière, au maximum à 680 nm (en PS II) et à 700 nm en PSI, qui sont tous deux des longueurs d'onde rouges visibles. Une fois absorbée par, ou/et transférée à, Chl a, cette énergie lumineuse est finalement utilisée pour faciliter la production de ATP (Adénosine Triphosphate) et NADPH (Nicotinamide Adénine Dinucléotide Phosphate Hydrogène) dans les soi-disant réactions lumineuses de la photosynthèse (plus formellement, la réactions dépendantes de la lumière). Cet ATP et NADPH participent ensuite à la réactions de photosynthèse indépendantes de la lumière – anciennement appelé le réactions sombres – dans lequel le dioxyde de carbone est incorporé par voie enzymatique dans les molécules organiques pour la croissance, etc. de la plante.

Bien que PAR soit un terme qui fait référence à la forme de photosynthèse productrice d'oxygène pratiquée par les membres de la Règne Végétal, il est également pertinent pour la photosynthèse entreprise par les algues et les algues (le royaume "à l'ancienne" Prot(oct)iste), et la photosynthèse oxygénée par des bactéries spécialisées connues sous le nom de cyanobactéries (anciennement, ou encore connues de nos jours - par ceux d'entre nous d'un certain âge et d'une certaine préférence taxonomique - comme 'bleu vert algues') au sein de la Domaine Bactéries. Et cette vision de la photosynthèse, qui semblait belle, nette et simple, se retrouve dans les manuels scolaires, et c'est ce que nous enseignons à nos étudiants, convaincus que telle était la situation dans la nature.

Le statu quo confortable a été quelque peu bouleversé il y a quelques années par la découverte d'une nouvelle chlorophylle - Chlorophylle f (Chl f) - isolée à partir de cyanobactéries stromaolites en Australie par Min Chen et al. qui absorbait et utilisait la lumière au-delà de la gamme PAR, à 706 nm. Cependant, on avait supposé que Chl f était un pigment accessoire, le moteur ultime de l'énergisation photosynthétique des électrons dans ces microbes - et comme dans tous les autres organismes photosynthétiques oxygénés - était Chl a. En effet, cette vision de la photosynthèse était si enracinée qu'un 'rouge limiteOn croyait qu'il existait une théorie qui limitait l'énergie photosynthétique des électrons à des longueurs d'onde ne dépassant pas 700 nm (lumière rouge). Elle ne s'étendait certainement pas à l'utilisation de la lumière rouge lointaine au-delà de 700 nm, absorbée par Chl f.

Ce point de vue a maintenant été sérieusement remis en question par les travaux de Dennis Nuremberg et al. en utilisant la cyanobactérie Chroococcidiopsis thermique. Lorsqu'il est cultivé sous un éclairage rouge lointain de 750 nm, le photosystème II du bleu-vert fonctionnait avec une longueur d'onde de 745 nm (uniquement jusqu'à Chl f ), et à 727 nm pour le photosystème I, ce qui peut être dû à Chl f (ou Chl d, mais – et surtout – une Chl absorbant les longueurs d'onde plus longues que Chl a). Bien que Chl f dans ces complexes ait également agi dans une capacité de collecte de lumière, l'observation cruciale est que les longueurs d'onde du rouge lointain - au-delà de la limite rouge de la photosynthèse - étaient suffisantes pour piloter la photochimie de la photosynthèse dans ces organismes. Même si Chl f peut absorber à des longueurs d'onde supérieures à 760 nm, les auteurs proposent que 727 nm pourrait être la « deuxième limite rouge » pour le fonctionnement du photosystème II. Cette nouvelle forme de photosynthèse semble être avantageuse pour les organismes vivant dans la nature dans des environnements profondément ombragés où une telle lumière rouge lointaine se produit naturellement. D'autres commentateurs suggèrent que cette découverte pourrait être pertinente pour nos recherches de formes de vie photosynthétiques extraterrestres, peut-être sur Mars.

Le point de vue de M. Cuttings sur ce sujet est beaucoup plus proche de chez nous et se rapporte aux discussions récentes – et en cours – sur où la vie a commencé sur Terre et hydrothermale évents en particulier. Bien qu'il s'agisse d'environnements à haute température et à haute pression dépourvus de lumière de surface (d'origine solaire), les sources hydrothermales des grands fonds marins peuvent avoir leur propre éclairage in situ.

Ce rayonnement, appelé rayonnement géothermique, est de grande longueur d’onde – au-delà du spectre visible et donc du PAR – et est composé de le rayonnement électromagnétique émis par des objets chauds in ces régions à haute température. Peut-être que des organismes primitifs ont évolué dans de tels endroits avec des molécules qui ont absorbé et exploité la lumière à grande longueur d'onde dans une première version de la photosynthèse. Certains d'entre eux peuvent avoir donné naissance à des unicellules existantes telles que Chroococcidiopsis thermalis, et d'autres peuvent avoir été les précurseurs d'organismes qui sont devenus les chloroplastes de cellules eucaryotes via le fonctionnement du Port série Théorie endosymbiotique. Par la suite, ces pigments absorbant les radiations ont divergé et changé en réponse aux environnements éclairés visiblement, donnant naissance aux Chls a, b et à d’autres pigments accessoires, etc.

Ainsi, cette recherche passionnante (oui, jeu de mots reconnu et pleinement justifié…) du XXIe siècle pourrait contribuer à étayer l'hypothèse selon laquelle les sources hydrothermales seraient le « berceau de la vie » sur Terre il y a plusieurs milliards d'années*. Quoi qu'il en soit, les manuels scolaires devront être modifiés pour tenir compte de cette nouvelle forme de photosynthèse.

* L'exploitation de cette découverte pourrait également contribuer à la création de centrales capables d'exploiter une plus grande proportion du rayonnement solaire qu'actuellement. Par exemple, Rienk van Grondelle et Egbert Boeker soutiennent que la réingénierie des usines pour mieux exploiter les longueurs d'onde de 700 à 900 nm mérite d'être étudiée. Ou on pourrait simplement essayer de mieux utiliser les pigments absorbant les longues longueurs d'onde apparemment déjà présent dans le tournesol. Une telle photosynthèse améliorée et une productivité accrue des cultures pourraient grandement contribuer à éliminer les problèmes de sécurité alimentaire "d'un seul coup". Sinon, pourquoi ne pas ingénieur bactériochlorophylles dans nos plantes cultivées? Ces molécules (on ne peut pas les appeler pigments puisqu'elles absorbent les longueurs d'onde non visibles), qui peut utiliser l'irradiation jusqu'à Longueur d'onde 1050 nm, pourrait-il s'agir d'une autre « symbiose » microbe-plante supérieure encore inexplorée ?