Чи можна навчити людину фотосинтезу?

Відео: Як навчитися читати людей

Уявіть, що було б, якби люди, як рослини, могли харчуватися безпосередньо сонячною енергією. Це виразно полегшило б нам життя: незліченні години, витрачені на покупку, приготування і поїдання їжі можна було б витратити на що-небудь інше. Надмірно експлуатовані сільськогосподарські землі повернулися б до природних екосистем. Різко впали б рівні голоду, недоїдання і хвороб, що поширюються через травний тракт.

Однак люди і рослини вже сотні мільйонів років не мають загального предка. Наша біологія кардинально відрізняється майже у всіх аспектах, тому може здатися, що немає способу спроектувати людини так, щоб він міг здійснювати фотосинтез. Або ж це все-таки можливо?

Цю проблему ретельно вивчають деякі фахівці з синтетичної біології, які навіть намагалися створити власних рослинно-тваринних гібридів. І хоча ми поки далекі від створення здатного до фотосинтезу людини, в результаті нового дослідження було виявлено інтригуючий біологічний механізм, який може посприяти розвитку цієї зароджується області науки.

Чи можна навчити людину фотосинтезу?

Elysia chlorotica - тварина, здатне здійснювати фотосинтез подібно рослинам

Нещодавно представники Морської біологічної лабораторії, розташованій в американській селі Вудс Хол, повідомили, що вчені розгадали секрет Elysia chlorotica - діамантово-зеленого морського слимака, який виглядає, як лист рослини, харчується сонцем, як лист, але фактично є твариною. Виявляється, Elysia chlorotica підтримує такий яскравий окрас, вживаючи водорості і забираючи собі їхні гени, що забезпечують фотосинтез. Це єдиний відомий екземпляр багатоклітинного організму, що привласнює ДНК іншого організму.

У своїй заяві співавтор дослідження, почесний професор Південно-Флоридського університету Сідні К. Пірса сказав: «На Землі неможливо таке, щоб гени водоростей діяли всередині клітини тварини. І все-таки це відбувається. Вони дозволяють тварині отримувати живлення від сонця ». За словами вчених, якщо б люди захотіли зламати власні клітини, щоб зробити їх здатними до фотосинтезу, для цього можна було б використовувати подібний механізм.

Що стосується сонячної енергії, можна сказати, що люди мільярд років рухалися в неправильному еволюційному напрямку. У міру того, як рослини ставали тонкими і прозорими, тварини ставали товстими і світлонепроникними. Рослини отримують свою невелику, але постійну частку сонячного соку, залишаючись при цьому на одному місці, але людям подобається рухатися, і для цього їм необхідна багата енергією їжа.

Якщо поглянути на клітини і генетичний код людини і рослини, виявиться, що ми не такі вже й різні. Ця вражаюча схожість життя на її фундаментальних рівнях дозволяє відбуватися таким незвичайним речам, як крадіжка фотосинтезу тваринам. Сьогодні, завдяки розвивається області синтетичної біології, у нас може вийти відтворити такі явища за одне еволюційне мить, завдяки чому біопанк-ідеї про створення фотосинтезирующих ділянок шкіри здаються менш фантастичними.

За словами Пірса, «зазвичай, коли гени одного організму переносять в клітини іншого - це не спрацьовує. Але якщо це працює, це може відразу змінити багато чого. Це як прискорена еволюція ».

Морські слимаки - не єдині тварини, здатні здійснювати фотосинтез через симбіотичні відносини. Іншими класичними прикладами таких істот є корали, в клітинах яких зберігаються фотосинтетические дінофлагелляти, а також саламандра плямиста, яка використовує водорості для постачання своїх ембріонів сонячною енергією.

Однак морські слимаки відрізняються від подібних тварин тим, що вони знайшли спосіб виключити посередників і здійснювати фотосинтез тільки для себе, поглинаючи хлоропласти з водоростей і покриваючи ними стінки свого травного тракту. Після цього гібрид тваринного і рослини може місяцями жити, харчуючись тільки сонячним світлом. Але до сих пір загадкою залишалося, як саме слимаки підтримують свої крадені сонячні фабрики.

Тепер Пірса і інші співавтори дослідження знайшли відповідь на це питання. Схоже, що слимаки не тільки крадуть у водоростей хлоропласти, але ще й крадуть важливі коди ДНК. У статті, опублікованій в журналі The Biological Bulletin, значиться, що підтримувати роботу сонячних машин ще довгий час після поїдання водоростей слимаків може допомагати ген, який кодує фермент, який використовується для лагодження хлоропластів.

У природі генетична експропріація може бути рідкісним явищем, але в лабораторіях вчені експериментують з нею на протязі вже багатьох років. Переносячи гени з одного організму в інший, люди створили безліч нових форм життя: від кукурудзи, що виробляє власні пестициди, до світяться в темряві рослин. З урахуванням всього цього, чи настільки шалено припущення, що нам варто наслідувати приклад природи і наділити тварин - або навіть людей - здатністю до фотосинтезу?

Біолог, дизайнер і письменник Христина Агапакіс, що отримала в Гарварді докторську ступінь в області синтетичної біології, провела багато часу розмірковуючи над тим, як створити новий симбіоз, при якому тварини клітини були б здатні фотосинтезировать. За словами Агапакіс, мільярди років тому предки рослин увібрали в себе хлоропласти, які були свободноживущими бактеріями.

Як розповіла Агапакіс, проблема створення харчується сонцем організму полягає в тому, що для поглинання достатньої кількості сонячного світла необхідна поверхню з дуже великою площею. За допомогою листя рослин вдається поглинати величезну, щодо їх розміру, кількість енергії. М`ясисті люди, з їх співвідношенням поверхні і об`єму, швидше за все не володіють необхідною пропускною спроможністю.

«Якщо вам цікаво, чи можете ви знайти здатність фотосинтезировать, я відповім, що, по-перше, вам доведеться повністю припинити рухатися, а по-друге стати повністю прозорими» розповідає Агапакіс, за підрахунками якої для здійснення фотосинтезу кожної людської клітці будуть необхідні тисячі водоростей .

Насправді, який живиться сонячним світлом Elysia chlorotica може бути винятком, який підтверджує правило. Слизняк став виглядати і вести себе настільки схоже на лист, що багато в чому став більше рослиною, ніж тваринам.

Але навіть якщо людина не може існувати тільки за рахунок сонця, хто сказав, що він час від часу не може доповнити свій раціон невеликої сонячної закускою? Насправді, більшість здатних до фотосинтезу тварин, в числі яких кілька родичів Elysia chlorotica, покладаються не лише на енергію сонця. Свій Фотосинтезуючі механізм вони використовують в якості резервного генератора на випадок нестачі їжі. Таким чином, здатність фотосинтезировать є страховкою від голоду.

Можливо, людина змогла б знайти абсолютно нове застосування фотосинтезу. Наприклад, за словами Агапакіс, «на шкірі людини могли б бути зелені плями - активується сонячним світлом система загоєння ран. Щось, що не вимагає такої кількості енергії, яка необхідна людині ».

У найближчому майбутньому людина не зможе повністю перейти на забезпечення одним тільки сонячним світлом - принаймні до тих пір, поки не вирішиться на кардинальні модифікації організму - тому поки нам залишається продовжувати надихатися прикладом природи.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Цікаві факти