Atradę mechanizmą, kuriuo gyvūnai, kaip ir augalai, vykdo fotosintezę, mokslininkai pagalvojo apie galimybę perkelti žmogų į visišką saulės energijos tiekimą.
Įsivaizduokite, kas nutiktų, jei žmonės, kaip ir augalai, galėtų maitintis tiesiogiai saulės energija. Tai neabejotinai palengvintų mūsų gyvenimą: begalę valandų, praleistų apsipirkinėjant, ruošiant ir valgant maistą, būtų galima praleisti kitur. Pernelyg išnaudota žemės ūkio paskirties žemė sugrįžtų į natūralias ekosistemas. Bado, prastos mitybos ir ligų, plintančių per virškinamąjį traktą, lygis smarkiai sumažėtų.
Tačiau žmonės ir augalai neturėjo bendro protėvio šimtus milijonų metų. Mūsų biologija drastiškai skiriasi beveik visais aspektais, todėl atrodo, kad nėra jokio būdo sukurti žmones, kad jie vykdytų fotosintezę. O gal dar įmanoma?
Šią problemą kruopščiai tiria kai kurie sintetiniai biologai, kurie net bandė sukurti savo augalų ir gyvūnų hibridus. Nors mes toli gražu nesukuriame fotosintetinio žmogaus, nauji tyrimai atskleidė intriguojantį biologinį mechanizmą, galintį padėti tobulinti šią besiformuojančią mokslo sritį.
Elysia chlorotica - gyvūnas, galintis fotosintezuoti kaip augalai
Neseniai Amerikos Vudso Holo kaimelyje įsikūrusios Jūrų biologinės laboratorijos atstovai pranešė, kad mokslininkai išskleidė Elysia chlorotica paslaptį – nuostabiai žalią jūros šliužą, kuris atrodo kaip augalo lapas, ėda saulę kaip lapas. bet iš tikrųjų yra gyvūnas. Pasirodo, Elysia chlorotica tokią ryškią spalvą išlaiko valgydama dumblius ir atimdama jų fotosintezės genus. Tai vienintelis žinomas daugialąsčio organizmo atvejis, perėmęs kito organizmo DNR.
Tyrimo bendraautorius Sidney K. Pierce, Pietų Floridos universiteto profesorius emeritas, pareiškime sakė: Žemėje neįmanoma, kad dumblių genai veiktų gyvūno ląstelės viduje. Ir vis dėlto tai atsitinka. Jie leidžia gyvūnui gauti maisto iš saulės.Mokslininkų teigimu, jei žmonės norėtų nulaužti savo ląsteles, kad jos būtų pajėgios fotosintezei, tam būtų galima panaudoti panašų mechanizmą.
Kalbant apie saulės energiją, galime pasakyti, kad žmonės jau milijardą metų juda neteisinga evoliucijos kryptimi. Kai augalai tapo ploni ir skaidrūs, gyvūnai tapo stori ir nepermatomi. Nedidelę, bet nuolatinę saulės sulčių dalį augalai gauna būdami vienoje vietoje, tačiau žmonės mėgsta judėti ir tam reikia daug energijos turinčio maisto.
Pažvelgus į ląsteles ir žmogaus bei augalų genetinį kodą, paaiškėja, kad mes juk ne tokie ir skirtingi. Šis stulbinantis gyvenimo panašumas pačiais pagrindiniais lygmenimis leidžia įvykti neįprastiems dalykams, pavyzdžiui, gyvūnų fotosintezės vagystės. Šiandien dėl besiformuojančios sintetinės biologijos srities galime atkartoti tokius reiškinius per vieną evoliucinę akimirką, todėl fotosintetinių odos lopų kūrimo biopunk idėjos atrodo ne tokios fantastiškos.
Paprastai, kai vieno organizmo genai perkeliami į kito organizmo ląsteles, tai dažniausiai neveikia, sako Pierce. Bet jei tai veikia, per naktį gali daug kas pasikeisti. Tai tarsi pagreitinta evoliucija.
Jūrų šliužai nėra vieninteliai gyvūnai, galintys vykdyti fotosintezę per simbiotinį ryšį. Kiti klasikiniai tokių būtybių pavyzdžiai yra koralai, kurie savo ląstelėse kaupia fotosintetinius dinoflagelatus, ir dėmėtoji salamandra, kuri savo embrionams saulės energija maitina dumblius.
Tačiau jūriniai šliužai nuo panašių gyvūnų skiriasi tuo, kad rado būdą, kaip pašalinti tarpininkus ir atlikti fotosintezę tik sau, sugerdami iš dumblių chloroplastus ir padengdami jais savo virškinamojo trakto sieneles. Po to hibridinis gyvūnas ir augalas gali gyventi mėnesius, valgydami tik saulės šviesą. Tačiau iki šiol liko paslaptis, kaip tiksliai šliužai prižiūri savo pavogtas saulės energijos gamyklas.
Dabar Pierce ir kiti tyrimo bendraautoriai rado atsakymą į šį klausimą. Atrodo, kad šliužai ne tik vagia iš dumblių chloroplastus, bet ir vagia svarbius DNR kodus. Straipsnyje, paskelbtame The Biological Bulletin, teigiama, kad genas, koduojantis fermentą, naudojamą chloroplastams taisyti, gali padėti išlaikyti saulės mašinas veikti ilgai po dumblių valgymo.
Gamtoje genetinis nusavinimas gali būti retas, tačiau laboratorijoje mokslininkai su tuo eksperimentuoja daugelį metų. Perkeldami genus iš vieno organizmo į kitą, žmonės sukūrė daug naujų gyvybės formų – nuo kukurūzų, kurie gamina savo pesticidus, iki tamsoje švytinčių augalų. Turint visa tai omenyje, ar tikrai beprotiška manyti, kad turėtume sekti gamtos pavyzdžiu ir suteikti gyvūnams – ar net žmonėms – galimybę fotosintezuoti?
Biologė, dizainerė ir rašytoja Christina Agapakis, Harvardo universitete gavusi sintetinės biologijos mokslų daktaro laipsnį, daug laiko galvojo, kaip sukurti naują simbiozę, kurioje gyvūnų ląstelės galėtų fotosintezuotis. Prieš milijardus metų augalų protėviai įtraukė chloroplastus, kurie buvo laisvai gyvenančios bakterijos, sako Agapakis.
Kaip sakė Agapakis, saulės mintančio organizmo kūrimo problema yra ta, kad norint sugerti pakankamai saulės šviesos, reikia labai didelio paviršiaus ploto. Lapų pagalba augalai sugeba sugerti didžiulį energijos kiekį, palyginti su jų dydžiu. Mėsingi žmonės, turintys paviršiaus ir tūrio santykį, greičiausiai neturi reikiamos keliamosios galios.
Jei svarstote, ar galite įgyti gebėjimą fotosintezuoti, atsakysiu, kad, pirma, turėsite visiškai nustoti judėti, o antra, tapti visiškai skaidriu, sako Agapakis, pagal kurį kiekvienam žmogui prireiks tūkstančių dumblių. ląstelė fotosintezei vykdyti.
Tiesą sakant, saulę valganti Elysia chlorotica gali būti išimtis, kuri patvirtina taisyklę. Šliužas pradėjo atrodyti ir veikti taip panašiai kaip lapas, kad daugeliu atžvilgių tapo labiau augalu nei gyvūnu.
Bet net jei žmogus negali egzistuoti tik ant saulės, kas sakė, kad jis negali karts nuo karto papildyti savo mitybą nedideliu saulės užkandžiu? Tiesą sakant, dauguma fotosintetinių gyvūnų, įskaitant keletą Elysia chlorotica giminaičių, remiasi ne tik saulės energija. Jie naudoja savo fotosintezės mašinas kaip atsarginį generatorių, jei trūksta maisto. Taigi, gebėjimas fotosintezuoti yra draudimas nuo bado.
Galbūt žmogus galėtų rasti visiškai naują fotosintezės panaudojimą. Pavyzdžiui, pagal Agapakį , ant žmogaus odos gali būti žalių dėmių, saulės suaktyvinta žaizdų gijimo sistema. Tai, kas nereikalauja tiek energijos, kiek žmogui reikia.
Artimiausiu metu žmogus negalės visiškai pereiti prie vien saulės šviesos – bent jau tol, kol apsispręs dėl kardinalių kūno modifikacijų – todėl kol kas belieka tik įkvėpti gamtos pavyzdžio.