Odkrili so mehanizem, s katerim živali, kot rastline, izvajajo fotosintezo, so znanstveniki razmišljali o možnosti prenosa človeka na polno zalogo sončne energije.
Predstavljajte si, kako bi bilo, če bi se ljudje, tako kot rastline, lahko napajali neposredno s sončno energijo. Vsekakor bi nam olajšalo življenje: nešteto ur, porabljenih za nakupovanje, pripravo in uživanje hrane, bi lahko porabili za kaj drugega. Preveč izkoriščena kmetijska zemljišča bi se vrnila v naravne ekosisteme. Ravni lakote, podhranjenosti in bolezni, ki se širijo po prebavnem traktu, bi upadle.
Vendar ljudje in rastline že sto milijonov let nimajo skupnega prednika. Naša biologija se bistveno razlikuje v skoraj vseh pogledih, zato se zdi, kot da ni možnosti, da bi ljudje oblikovali fotosintezo. Ali pa je to še mogoče?
To težavo temeljito preučujejo nekateri strokovnjaki za sintetično biologijo, ki so celo poskušali ustvariti svoje hibride rastlin in živali. Medtem ko smo še daleč od ustvarjanja človeka, ki bi bil sposoben fotosinteze, so nove raziskave odkrile zanimiv biološki mehanizem, ki bi lahko pomagal napredovati to začetno področje znanosti.
Pred kratkim so predstavniki morskega biološkega laboratorija, ki se nahaja v ameriški vasi Woods Hall, poročali, da so znanstveniki rešili skrivnost Elysia chlorotica - briljantno-zelenega morskega polža, ki je videti kot rastlinski list, hrani se s soncem kot list, a je v resnici žival.
Izkazalo se je, da Elysia chlorotica ohranja tako svetlo barvo z uživanjem alg in jemanjem njihovih genov za fotosintezo. To je edini znani primer večceličnega organizma, ki dodeli DNK iz drugega organizma.
Elysia chlorotica je vrsta majhnega morskega polža, ki spada med morske mehkužce polžev. To je žival, ki je sposobna fotosinteze kot rastline.
Promocijski video:
V izjavi, soavtorica študije, profesor emeritus z univerze na Južni Floridi Sidney K. Pearce je dejal: "Na Zemlji ni mogoče, da bi geni v algah delovali znotraj živalske celice. In vendar se zgodi. Živali omogočajo, da se prehrani s soncem. " Po mnenju znanstvenikov bi, če bi ljudje želeli loviti lastne celice, da bi jim omogočili fotosintezo, lahko uporabili podoben mehanizem.
Glede sončne energije lahko rečemo, da se ljudje že milijardo let premikajo v napačno evolucijsko smer. Ko so rastline postale tanke in prosojne, so živali postale debele in neprozorne. Rastline dobijo svoj majhen, a stalen delež sončevega soka, medtem ko se zadržujejo na enem mestu, vendar se ljudje radi premikajo in za to potrebujejo energijsko bogato hrano.
Če pogledate celice in genetski zapis ljudi in rastlin, se izkaže, da si nismo tako različni. Ta presenetljiva podobnost življenja na njegovih temeljnih ravneh omogoča, da se zgodijo nenavadne stvari, kot je kraja fotosinteze živali. Danes lahko zahvaljujoč naraščajočemu področju sintetične biologije reproduciramo takšne pojave v enem evolucijskem trenutku, zato se zdi, da se biopunk ideje za ustvarjanje fotosintetskih kožnih obližev zdijo manj fantastične.
Kot pravi Peirce, "Ponavadi, ko se geni iz enega organizma prenesejo v celice drugega, to ne deluje. Če pa deluje, se lahko čez noč marsikaj spremeni. To je kot pospešena evolucija."
Morski polži niso edine živali, ki so sposobne fotosinteze s pomočjo simbiotskih odnosov. Drugi klasični primeri takšnih bitij so korale, ki v svojih celicah hranijo fotosintezne dinoflagelate in pikčasti salamander, ki alge uporablja za oskrbo svojih zarodkov s sončno energijo.
Vendar se morski polži od podobnih živali razlikujejo po tem, da so našli način, da izločijo posrednike in izvajajo fotosintezo samo zase, absorbirajo kloroplaste iz alg in prekrijejo z njimi stene prebavnega trakta. Po tem hibrid živali in rastline lahko več mesecev živi in se hrani le na sončni svetlobi. Kako natančno polži vzdržujejo ukradene sončne tovarne, je do zdaj ostalo skrivnost.
Zdaj so Peirce in drugi soavtorji študije našli odgovor na to vprašanje. Zdi se, da polži ne samo kradejo kloroplaste iz alg, ampak tudi kradejo pomembne kode DNK. V članku, objavljenem v reviji Biological Bulletin, se zdi, da gen, ki kodira encim, ki se uporablja za popravilo kloroplastov, lahko polžem pomaga, da sončni stroji delujejo dolgo po jedi alg.
Genska razlastitev je v naravi morda redka, vendar znanstveniki z njo že leta eksperimentirajo v laboratorijih. Človek je s prenosom genov iz enega organizma v drugega ustvaril veliko novih življenjskih oblik, od koruze, ki proizvaja lastne pesticide, do rastlin, ki svetijo v temi. Glede na to, ali je noro misliti, da bi morali slediti naravi in obdariti živali - ali celo ljudi - s sposobnostjo fotosinteze?
Biologinja, oblikovalka in pisateljica Christina Agapakis, doktorica sintetične biologije s Harvarda, je porabila veliko časa za razmišljanje, kako ustvariti novo simbiozo, v kateri lahko živalske celice fotosintezirajo. Po Agapakisu so pred več milijardami let rastlinski predniki absorbirali kloroplaste, ki so bili prosto živeče bakterije.
Agapakis je dejal, da je težava pri ustvarjanju organizma, ki jedo sonce, ta, da je potrebna zelo velika površina, da absorbira dovolj sončne svetlobe. S pomočjo listov rastlinam uspe absorbirati ogromno energije glede na njihovo velikost. Mesnate osebe s svojim razmerjem med površino in volumnom najverjetneje nimajo potrebne nosilne zmogljivosti.
"Če se sprašujete, ali lahko dobite sposobnost fotosinteze, vam bom odgovoril, da, prvič, morate popolnoma prenehati premikati, in drugič, postati popolnoma prozoren," pravi Agapakis, po izračunih katerega bo za fotosintezo vsaka človeška celica potrebovala na tisoče alg …
Pravzaprav je izjema, ki dokazuje pravilo, Elysia chlorotica, ki uživa sonce. Polž je začel videti in se obnašati tako kot list, da je v marsičem postal bolj rastlina kot žival.
Toda tudi če človek ne more preživeti sonca sam, kdo je rekel, da občasno ne more prehrane dopolniti z majhnim sončnim prigrizkom? Pravzaprav se večina fotosintetskih živali, vključno z več sorodniki Elysia chlorotica, zanaša na več kot le energijo sonca. Uporabljajo svoj fotosintetski mehanizem kot rezervni generator v primeru pomanjkanja hrane. Tako sposobnost fotosinteze predstavlja zavarovanje pred lakoto.
Morda bi ljudje lahko našli povsem novo uporabo za fotosintezo. Na primer, po Agapakisu, "bi lahko na človeški koži obstajali zeleni madeži - sistem za celjenje ran, ki ga aktivira sonce. Nekaj, kar ne potrebuje toliko energije, kot jo potrebuje človek."
Človek v bližnji prihodnosti ne bo mogel popolnoma preiti na zagotavljanje le ene sončne svetlobe - vsaj dokler se ne bo odločil za kardinalne spremembe telesa - zato se moramo za zdaj le še naprej zgledovati po zgledu narave.