Po odkryciu mechanizmu, za pomocą którego zwierzęta, podobnie jak rośliny, przeprowadzają fotosyntezę, naukowcy pomyśleli o możliwości przeniesienia człowieka do pełnego zaopatrzenia w energię słoneczną.
Wyobraź sobie, jak by to było, gdyby ludzie, podobnie jak rośliny, mogli bezpośrednio odżywiać się energią słoneczną. Na pewno ułatwiłoby nam to życie: niezliczone godziny spędzone na zakupach, przygotowywaniu i jedzeniu jedzenia można by poświęcić na coś innego. Nadmiernie eksploatowane grunty rolne powróciłyby do naturalnych ekosystemów. Poziom głodu, niedożywienia i chorób rozprzestrzeniających się w przewodzie pokarmowym gwałtownie spadłby.
Jednak ludzie i rośliny nie mają wspólnego przodka od setek milionów lat. Nasza biologia jest zasadniczo różna w prawie każdym aspekcie, więc może się wydawać, że nie ma sposobu, aby zaprojektować ludzi do fotosyntezy. Czy nadal jest to możliwe?
Problem ten jest gruntownie badany przez niektórych specjalistów biologii syntetycznej, którzy próbowali nawet stworzyć własne hybrydy roślinno-zwierzęce. Chociaż wciąż jesteśmy daleko od stworzenia człowieka zdolnego do fotosyntezy, nowe badania ujawniły intrygujący mechanizm biologiczny, który mógłby przyczynić się do rozwoju tej rodzącej się dziedziny nauki.
Niedawno przedstawiciele Marine Biological Laboratory, zlokalizowanego w amerykańskiej wiosce Woods Hall, poinformowali, że naukowcy odkryli tajemnicę Elysia chlorotica - brylantowo-zielonego ślimaka morskiego, który wygląda jak liść rośliny, żywi się słońcem jak liść, ale w rzeczywistości jest zwierzęciem.
Okazuje się, że Elysia chlorotica utrzymuje tak jasny kolor, konsumując algi i pobierając ich geny do fotosyntezy. Jest to jedyny znany przykład organizmu wielokomórkowego, który przypisuje DNA z innego organizmu.
Elysia chlorotica to gatunek małego ślimaka morskiego należącego do ślimaków morskich. To zwierzę zdolne do fotosyntezy jak rośliny.
Film promocyjny:
W oświadczeniu współautor badania, emerytowany profesor z University of South Florida Sidney K. Pearce powiedział: „Niemożliwe jest na Ziemi funkcjonowanie genów glonów w komórkach zwierzęcych. A jednak to się dzieje. Pozwalają zwierzęciu czerpać pożywienie ze słońca”. Zdaniem naukowców, gdyby ludzie chcieli zhakować własne komórki, aby uczynić je zdolnymi do fotosyntezy, można by to zrobić za pomocą podobnego mechanizmu.
Jeśli chodzi o energię słoneczną, możemy powiedzieć, że ludzie od miliarda lat podążali w złym kierunku ewolucyjnym. Gdy rośliny stały się cienkie i przezroczyste, zwierzęta stały się grube i nieprzejrzyste. Rośliny otrzymują niewielki, ale stały udział soku słonecznego, pozostając w jednym miejscu, ale ludzie lubią się poruszać, a do tego potrzebują bogatego w energię pożywienia.
Jeśli spojrzysz na komórki i kod genetyczny ludzi i roślin, okaże się, że wcale się nie różnimy. To uderzające podobieństwo życia na jego podstawowych poziomach umożliwia niezwykłe rzeczy, takie jak kradzież fotosyntezy przez zwierzęta. Dziś, dzięki powstającej dziedzinie biologii syntetycznej, możemy odtworzyć takie zjawiska w jednej ewolucyjnej chwili, przez co biopunk pomysły na tworzenie fotosyntetycznych plam na skórze wydają się mniej fantastyczne.
Według Peirce'a „Zwykle, gdy geny z jednego organizmu są przenoszone do komórek innego, to nie działa. Ale jeśli to zadziała, z dnia na dzień może się bardzo zmienić. To jak przyspieszona ewolucja”.
Ślimaki morskie nie są jedynymi zwierzętami zdolnymi do fotosyntezy poprzez związki symbiotyczne. Innymi klasycznymi przykładami takich stworzeń są koralowce, które przechowują fotosyntetyzujące bruzdnice w swoich komórkach, oraz salamandra plamista, która wykorzystuje algi do zaopatrywania swoich embrionów w energię słoneczną.
Jednak ślimaki morskie różnią się od podobnych zwierząt tym, że znalazły sposób na wykluczenie pośredników i przeprowadzanie fotosyntezy tylko dla siebie, absorbując chloroplasty z alg i pokrywając nimi ściany przewodu pokarmowego. Następnie hybryda zwierzęcia i rośliny może żyć miesiącami, żywiąc się tylko światłem słonecznym. Ale jak dokładnie ślimaki utrzymują skradzione fabryki energii słonecznej, do tej pory pozostawało tajemnicą.
Teraz Peirce i inni współautorzy badania znaleźli odpowiedź na to pytanie. Wydaje się, że ślimaki nie tylko kradną chloroplasty z alg, ale także kradną ważne kody DNA. W artykule opublikowanym w The Biological Bulletin wydaje się, że gen, który koduje enzym używany do naprawy chloroplastów, może pomóc ślimakom w utrzymywaniu maszyn słonecznych przez długi czas po zjedzeniu alg.
Wywłaszczenie genetyczne może mieć charakter rzadki, ale naukowcy eksperymentują z nim w laboratoriach od lat. Przenosząc geny z jednego organizmu do drugiego, ludzie stworzyli wiele nowych form życia, od kukurydzy, która wytwarza własne pestycydy, po rośliny, które świecą w ciemności. Mając to wszystko na uwadze, czy nie jest szalone myślenie, że powinniśmy podążać za przewodnictwem natury i wyposażać zwierzęta - a nawet ludzi - w zdolność fotosyntezy?
Biolog, projektantka i pisarka Christina Agapakis, doktor biologii syntetycznej z Harvardu, poświęciła wiele czasu na zastanawianie się, jak stworzyć nową symbiozę, w której komórki zwierzęce mogą fotosyntetyzować. Według Agapakisa miliardy lat temu przodkowie roślin wchłonęli chloroplasty, które były wolno żyjącymi bakteriami.
Agapakis powiedział, że problem z tworzeniem organizmu zjadającego słońce polega na tym, że do pochłaniania wystarczającej ilości światła słonecznego potrzebna jest bardzo duża powierzchnia. Z pomocą liści rośliny potrafią wchłonąć ogromną ilość energii w stosunku do ich wielkości. Mięsiste osoby, ze stosunkiem powierzchni do objętości, najprawdopodobniej nie mają niezbędnej nośności.
„Jeśli zastanawiasz się, czy możesz uzyskać zdolność fotosyntezy, odpowiem, że po pierwsze musisz całkowicie przestać się poruszać, a po drugie stać się całkowicie przezroczystym” - mówi Agapakis, który szacuje, że każda ludzka komórka będzie potrzebować tysięcy glonów do fotosyntezy. …
W rzeczywistości pożerająca słońce Elysia chlorotica może być wyjątkiem potwierdzającym regułę. Ślimak zaczął wyglądać i zachowywać się tak bardzo jak liść, że pod wieloma względami stał się bardziej rośliną niż zwierzęciem.
Ale nawet jeśli człowiek nie może sam utrzymać się na słońcu, kto powiedział, że od czasu do czasu nie może uzupełnić swojej diety małą przekąską słoneczną? W rzeczywistości większość zwierząt fotosyntetyzujących, w tym kilka krewnych Elysia chlorotica, polega na czymś więcej niż tylko energii słonecznej. Wykorzystują swój mechanizm fotosyntezy jako zapasowy generator w przypadku niedoborów żywności. Zatem zdolność do fotosyntezy jest zabezpieczeniem przed głodem.
Być może ludzie mogliby znaleźć zupełnie nowe zastosowanie do fotosyntezy. Na przykład, według Agapakisa, „na ludzkiej skórze mogą znajdować się zielone plamy - aktywowany słońcem system gojenia ran. Coś, co nie wymaga tyle energii, ile potrzebuje człowiek”.
W niedalekiej przyszłości człowiek nie będzie mógł całkowicie przejść na dostarczanie tylko jednego światła słonecznego - przynajmniej do czasu, gdy zdecyduje się na kardynalne modyfikacje ciała - dlatego na razie pozostaje tylko inspirować się przykładem natury.
