Fitocromul este un pigment care se găsește în majoritatea plantelor și în unele bacterii care este folosit pentru a monitoriza culoarea luminii. Plantele pot folosi acest pigment pentru a determina fotoperioadele, când să germineze semințele, când să înflorească și când să producă cloroplastul, o substanță chimică cheie folosită în fotosinteză. Fotosinteza este un proces prin care plantele transformă lumina solară în hrană. Fitocromul poate fi, de asemenea, esențial în controlul formei și dimensiunii frunzelor, a lungimii semințelor, a câte frunze se formează și a lungimii optime a semințelor pentru a folosi cât mai bine lumina disponibilă.
Un pigment este o substanță care modifică culoarea unui obiect prin reflectarea unor valuri de lumină și absorbția selectivă a altora. De exemplu, imaginați-vă că razele roșii, galbene și albastre au fost strălucite pe o minge. Dacă mingea reflectă albastră și absoarbe toate celelalte unde luminoase, mingea va apărea albastră pentru un observator. Fitocromul este un pigment special cu două forme, Pr și Pfr, care absorb lumina roșie și, respectiv, lumina roșie îndepărtată, dând o nuanță de verde până la albastru. Lumina roșie și lumina roșie îndepărtată sunt surse de lumină cu energie și frecvență relativ scăzută, în comparație cu alte unde de lumină din spectrul electromagnetic.
Fitocromul este un fotoreceptor sau o proteină care simte lumina asupra unui organism și provoacă un răspuns. Are atât o componentă proteică, cât și o componentă cromoforă, piesa responsabilă de absorbția luminii roșii. Molecula începe să ia lumină roșie în formă de Pr, ceea ce face ca fitocromul să sufere o schimbare chimică pentru a deveni Pfr. Această stare Pfr a fitocromului este starea activă sau starea care începe procesele de răspuns în plantă și preferă să absoarbă lumina roșie îndepărtată.
La plantele cu flori, această metodă de detectare a luminii ajută la dezvoltarea fotoperiodismului sau a răspunsurilor la zi și noapte. Plantele pot folosi, de asemenea, fitocromul pentru a schimba forma și dimensiunea frunzelor și pentru a începe sinteza cloroplastelor. Acest lucru asigură că fotosinteza poate folosi în mod optim lumina disponibilă. De asemenea, este important să monitorizați lumina, astfel încât semințele să poată crește cu succes, fără să se usuce sau să primească prea puțin soare.
Descoperirea fitocromului a început cu observarea fotoperiodismului la plante. Oamenii de știință au început să observe că plantele au răspuns diferit zi și noapte; unele plante au modificat procesele pentru zile mai lungi, unele au favorizat înflorirea pe perioade mai scurte de zi, iar unele au încetat înflorirea dacă au fost expuse la lumină chiar și pentru câteva minute în timpul nopții. În anii 1930, la Centrul de Cercetare Agricolă din Beltsville, botanistul Sterling Hendricks, fiziologul Marion Parker și chimistul Harry Borthwick au făcut echipă pentru a investiga acest fenomen.
În 1948, testele cu spectrograf au indicat că un singur pigment era responsabil pentru fotoperiode. În 1952, testele au arătat că germinarea a fost oprită atunci când o plantă a fost expusă la lumină roșie îndepărtată și a repornit atunci când era expusă la lumină roșie. În 1959, echipa a efectuat teste concludente asupra semințelor de nap și a numit pigmentul fitocrom.