След като откриха механизма, по който животните, като растенията, извършват фотосинтеза, учените помислиха за възможността да прехвърлят човек на пълно снабдяване със слънчева енергия.
Представете си какво би било, ако хората, като растенията, могат да се хранят директно със слънчева енергия. Това определено би улеснило живота ни: безбройните часове, прекарани в пазаруване, приготвяне и ядене на храна, могат да бъдат изразходвани за нещо друго. Прекомерно използваната земеделска земя би се върнала към естествените екосистеми. Нивата на глад, недохранване и болести, разпространяващи се през храносмилателния тракт, ще паднат.
Хората и растенията обаче не са споделяли общ предшественик от стотици милиони години. Нашата биология е коренно различна почти във всеки начин, така че може да изглежда, че няма начин да се проектира хората да правят фотосинтеза. Или все още е възможно?
Този проблем се изучава задълбочено от някои специалисти по синтетична биология, които дори се опитват да създадат свои хибриди за растения и животни. Въпреки че все още сме далеч от създаването на човек, способен на фотосинтеза, новите изследвания разкриха интригуващ биологичен механизъм, който би могъл да помогне за развитието на това зараждащо се поле на науката.
Наскоро представители на Морската биологична лаборатория, намираща се в американското село Уудс Хол, съобщават, че учените са разгадали тайната на Elysia chlorotica - блестящозелен морски плужек, който прилича на лист от растение, храни се на слънцето като лист, но всъщност е животно.
Оказва се, че Elysia chlorotica поддържа толкова ярък цвят, като консумира водорасли и приема техните гени за фотосинтеза. Това е единственият известен пример за многоклетъчен организъм за възлагане на ДНК от друг организъм.
Elysia chlorotica е вид малък морски плужек, който принадлежи към морските мекотели на гастроподите. Това е животно, способно на фотосинтеза като растенията.
Промоционално видео:
В изявление, съавтор на изследването, професор emeritus от Университета на Южна Флорида Сидни К. Пиърс казва: „На Земята е невъзможно алгалните гени да функционират вътре в клетката на животното. И въпреки това се случва. Те позволяват на животното да получи храненето си от слънцето. Според учените, ако хората искат да хакнат собствените си клетки, за да ги направят способни да фотосинтезират, подобен механизъм би могъл да се използва за това.
По отношение на слънчевата енергия можем да кажем, че хората се движат в грешна еволюционна посока от милиард години. Тъй като растенията стават тънки и полупрозрачни, животните стават гъсти и непрозрачни. Растенията получават своя малък, но постоянен дял от слънчевия сок, докато остават на едно място, но хората обичат да се движат и за това им е необходима богата на енергия храна.
Ако погледнете клетките и генетичния код на хората и растенията, се оказва, че ние не сме толкова различни. Това поразително сходство на живота на основните му нива позволява да се случват необичайни неща като кражбата на фотосинтеза от животни. Днес, благодарение на разрастващата се област на синтетичната биология, можем да можем да възпроизведем подобни явления в един еволюционен миг, което прави биопунк идеите за създаване на фотосинтетични пластири на кожата да изглеждат по-малко фантастични.
Според Пърс „Обикновено, когато гени от един организъм се прехвърлят в клетки на друг, той не работи. Но ако работи, може да се промени много за една нощ. Това е като ускорена еволюция."
Морските молюски не са единствените животни, способни да фотосинтезират чрез симбиотични връзки. Други класически примери за такива същества са корали, които съхраняват фотосинтетични динофлагелати в клетките си, и петнист саламандър, който използва водорасли, за да снабдява своите ембриони със слънчева енергия.
Морските охлюви обаче се различават от подобни животни по това, че са намерили начин да изключат посредниците и да извършват фотосинтеза само за себе си, абсорбирайки хлоропласти от водораслите и покривайки стените на храносмилателния си тракт с тях. След това хибридът на животно и растение може да живее с месеци, като се храни само на слънчева светлина. Но как точно охлювите поддържат откраднатите си слънчеви фабрики, остава загадка досега.
Сега Пърс и други съавтори на изследването са намерили отговора на този въпрос. Изглежда, че плужките не само крадат хлоропласти от водораслите, но и крадат важни ДНК кодове. В статия, публикувана в The Biological Bulletin, се оказва, че ген, който кодира ензим, използван за възстановяване на хлоропласти, може да помогне на охлювите да поддържат слънчеви машини, работещи дълго след хранене с водорасли.
Генетичната експроприация може да е рядка в природата, но учените експериментират с нея в лаборатории от години. Прехвърляйки гени от един организъм в друг, хората са създали много нови форми на живот - от царевица, която произвежда собствени пестициди, до растения, които светят в тъмнината. Имайки предвид всичко това, лудо ли е да мислим, че трябва да следваме оловото на природата и да даряваме животни - или дори хора - с способността да фотосинтезираме?
Биологът, дизайнер и писател Кристина Агапакис, доктор по синтетична биология от Харвард, прекара много време в размисъл как да създаде нова симбиоза, в която животинските клетки да фотосинтезират. Според Агапакис преди милиарди години предците на растенията усвоявали хлоропласти, които са били свободно живеещи бактерии.
Агапакис каза, че проблемът със създаването на организъм, който яде слънце, е, че е необходима много голяма повърхност, за да абсорбира достатъчно слънчева светлина. С помощта на листа растенията успяват да абсорбират огромно количество енергия, спрямо размера им. Месестите хора със съотношението повърхност към обем най-вероятно нямат необходимата товароносимост.
„Ако се чудите дали можете да придобиете способността да фотосинтезирате, ще ви отговоря, че първо, трябва да спрете напълно да се движите и второ, трябва да станете напълно прозрачни“, казва Агапакис, който изчислява, че всяка човешка клетка ще се нуждае от хиляди водорасли за фотосинтеза. …
Всъщност изядената от слънцето Elysia chlorotica може да бъде изключението, което доказва правилото. Плувката започна да изглежда и да се държи толкова много като листо, че в много отношения става повече растение, отколкото животно.
Но дори ако човек не може да издържи сам на слънцето, кой каза, че от време на време не може да допълни диетата си с малка слънчева закуска? Всъщност повечето фотосинтетични животни, включително няколко от роднините на Elysia chlorotica, разчитат на повече от просто енергия от слънцето. Те използват своя фотосинтетичен механизъм като резервен генератор в случай на недостиг на храна. По този начин способността за фотосинтезиране е застраховка срещу глада.
Може би хората биха могли да намерят напълно ново приложение за фотосинтеза. Например, според Агапакис, „върху човешката кожа може да има зелени петна - активирана от слънцето система за заздравяване на рани. Нещо, което не изисква толкова енергия, колкото човек се нуждае."
В близко бъдеще човек няма да може напълно да премине към осигуряване само на една слънчева светлина - поне докато не вземе решение за кардинални модификации на тялото - следователно, засега, просто трябва да продължим да се вдъхновяваме от примера на природата.