Hayvonlar, xuddi o'simliklar kabi, fotosintezni amalga oshirish mexanizmini kashf qilib, olimlar odamni quyosh energiyasi bilan to'liq ta'minlashga o'tkazish imkoniyati haqida o'ylashdi.
Agar odamlar o'simliklar kabi to'g'ridan-to'g'ri quyosh energiyasi bilan oziqlana olsalar nima bo'lishini tasavvur qiling. Bu, albatta, biz uchun hayotni osonlashtiradi: xarid qilish, ovqat tayyorlash va ovqatlanish uchun sarflangan son-sanoqsiz soatlar boshqa joyda o'tkazilishi mumkin. Haddan tashqari ekspluatatsiya qilingan qishloq xo'jaligi erlari tabiiy ekotizimlarga qaytadi. Ochlik, to'yib ovqatlanmaslik va ovqat hazm qilish tizimi orqali tarqaladigan kasalliklar darajasi keskin pasayadi.
Biroq, odamlar va o'simliklarning yuz millionlab yillar davomida umumiy ajdodlari bo'lmagan. Bizning biologiyamiz deyarli har jihatdan keskin farq qiladi, shuning uchun odamlarni fotosintez qilish uchun loyihalashning hech qanday usuli yo'qdek tuyuladi. Yoki bu hali ham mumkinmi?
Bu muammo ba'zi sintetik biologlar tomonidan diqqat bilan o'rganilmoqda, ular hatto o'zlarining o'simlik-hayvon duragaylarini yaratishga harakat qilishgan. Biz fotosintetik odamni yaratishdan uzoq bo'lsak-da, yangi tadqiqotlar fanning ushbu yangi sohasini rivojlantirishga yordam beradigan qiziqarli biologik mexanizmni aniqladi.
Elysia chlorotica - o'simliklar kabi fotosintezga qodir hayvon
Yaqinda Amerikaning Vuds Xoll qishlog'ida joylashgan Dengiz biologik laboratoriyasi vakillari olimlar Elysia chlorotica, o'simlik bargiga o'xshab ko'rinadigan, quyoshni barg kabi iste'mol qiladigan yorqin yashil dengiz shilimshiqligi sirini ochganliklarini xabar qilishdi. lekin aslida hayvon. Ma'lum bo'lishicha, Elysia chlorotica suv o'tlarini yeyish va ularning fotosintez genlarini olib tashlash orqali shunday yorqin rangni saqlab turadi. Bu boshqa organizmning DNKsini qabul qilgan ko'p hujayrali organizmning yagona ma'lum namunasidir.
Tadqiqot hammuallifi, Janubiy Florida universitetining faxriy professori Sidni K. Pirs o'z bayonotida shunday dedi: "Yer yuzida suv o'tlari genlarining hayvon hujayrasida ishlashi mumkin emas. Va shunga qaramay, bu sodir bo'ladi. Ular hayvonga quyoshdan oziq-ovqat olish imkonini beradi.Olimlarning fikriga ko‘ra, agar odamlar o‘z hujayralarini buzib, ularni fotosintez qilish qobiliyatiga ega bo‘lishini istasa, buning uchun ham xuddi shunday mexanizmdan foydalanish mumkin edi.
Quyosh energiyasiga kelsak, shuni aytishimiz mumkinki, odamlar bir milliard yil davomida noto'g'ri evolyutsion yo'nalishda harakat qilmoqdalar. O'simliklar ingichka va shaffof bo'lib, hayvonlar qalin va shaffof bo'lib qoldi. O'simliklar quyosh shirasining kichik, ammo doimiy ulushini bir joyda turib olishadi, lekin odamlar harakat qilishni yaxshi ko'radilar va buning uchun energiyaga boy oziq-ovqat kerak.
Agar siz inson va o'simliklarning hujayralari va genetik kodiga qarasangiz, biz unchalik farq qilmasligimiz ayon bo'ladi. Hayotning eng asosiy darajasidagi bu ajoyib o'xshashligi hayvonlar tomonidan fotosintezni o'g'irlash kabi g'ayrioddiy hodisalarning yuzaga kelishiga imkon beradi. Bugungi kunda, sintetik biologiyaning rivojlanayotgan sohasi tufayli, biz bir evolyutsion lahzada bunday hodisalarni takrorlashimiz mumkin, bu esa fotosintetik teri yamoqlarini yaratish haqidagi biopank g'oyalarini kamroq fantastik ko'rinishga olib keladi.
Odatda, bir organizmning genlari boshqasining hujayralariga o'tkazilganda, u odatda ishlamaydi, deydi Pirs. Ammo agar u ishlasa, u bir kechada juda ko'p o'zgarishi mumkin. Bu tezlashtirilgan evolyutsiyaga o'xshaydi.
Dengiz shilimshiqlari simbiotik munosabatlar orqali fotosintezni amalga oshirishga qodir yagona hayvonlar emas. Bunday mavjudotlarning boshqa klassik misollari - fotosintetik dinoflagellatlarni hujayralarida saqlaydigan marjonlar va embrionlarini quyosh energiyasi bilan ta'minlash uchun suv o'tlaridan foydalanadigan dog'li salamandr.
Biroq, dengiz shilimshiqlari o'xshash hayvonlardan farq qiladi, chunki ular vositachilarni yo'q qilish va fotosintezni faqat o'zlari uchun amalga oshirish yo'lini topdilar, suv o'tlaridan xloroplastlarni o'zlashtiradilar va ular bilan ovqat hazm qilish traktining devorlarini qoplaydilar. Shundan so'ng, gibrid hayvon va o'simlik bir necha oy yashab, faqat quyosh nurini iste'mol qilishi mumkin. Ammo shu paytgacha shlyuzlar o'g'irlangan quyosh zavodlarini qanday saqlashlari sirligicha qolmoqda.
Endi Pirs va tadqiqotning boshqa hammualliflari bu savolga javob topishdi. Aftidan, sluglar nafaqat suv o'tlaridan xloroplastlarni o'g'irlaydi, balki muhim DNK kodlarini ham o'g'irlaydi. The Biological Bulletin jurnalida chop etilgan maqolada aytilishicha, xloroplastlarni tiklashda foydalaniladigan fermentni kodlovchi gen suv o‘tlarini iste’mol qilgandan keyin ham quyosh nurlari bilan ishlaydigan mashinalarning uzoq vaqt ishlashiga yordam beradi.
Tabiatda genetik ekspropriatsiya kamdan-kam bo'lishi mumkin, ammo laboratoriyada olimlar yillar davomida u bilan tajriba o'tkazdilar. Genlarni bir organizmdan boshqasiga o'tkazish orqali odamlar o'z pestitsidlarini ishlab chiqaradigan makkajo'xoridan tortib, qorong'uda porlab turadigan o'simliklargacha ko'plab yangi hayot shakllarini yaratdilar. Bularning barchasini hisobga olgan holda, biz tabiatdan o'rnak olishimiz va hayvonlarga, hatto odamlarga ham fotosintez qilish qobiliyatini berishimiz kerak, deb o'ylash aqldan ozganmi?
Garvardda sintetik biologiya bo'yicha doktorlik dissertatsiyasini olgan biolog, dizayner va yozuvchi Kristina Agapakis ko'p vaqtini hayvon hujayralari fotosintez qila oladigan yangi simbiozni qanday yaratish haqida o'yladi. Agapakisning so'zlariga ko'ra, milliardlab yillar oldin o'simliklarning ajdodlari erkin yashovchi bakteriyalar bo'lgan xloroplastlarni o'z ichiga olgan.
Agapakis aytganidek, quyoshni iste'mol qiluvchi organizmni yaratish bilan bog'liq muammo shundaki, etarli darajada quyosh nurini olish uchun juda katta sirt maydoni kerak. Barglarning yordami bilan o'simliklar hajmiga nisbatan juda ko'p energiyani o'zlashtira oladi. Go'shtli odamlar, ularning sirt-hajm nisbati bilan, katta ehtimollik bilan, kerakli yuk ko'tarish qobiliyatiga ega emaslar.
Agar siz fotosintez qilish qobiliyatiga ega bo'la olasizmi deb qiziqsangiz, men javob beraman, birinchidan, siz harakatni butunlay to'xtatishingiz kerak, ikkinchidan, butunlay shaffof bo'lishingiz kerak, deydi Agapakis, unga ko'ra har bir odamga minglab suv o'tlari kerak bo'ladi. fotosintezni amalga oshiradigan hujayra.
Aslida, quyoshni iste'mol qiladigan Elysia chlorotica qoidani tasdiqlovchi istisno bo'lishi mumkin. Slug bargga shunchalik o'xshab, harakat qila boshladiki, u ko'p jihatdan hayvondan ko'ra ko'proq o'simlikka aylandi.
Ammo odam faqat quyoshda bo'lolmasa ham, vaqti-vaqti bilan o'z dietasini kichik quyoshli gazak bilan to'ldira olmasligini kim aytdi? Darhaqiqat, ko'pchilik fotosintetik hayvonlar, shu jumladan Elysia chlorotica ning bir nechta qarindoshlari quyosh energiyasidan ko'proq narsaga tayanadi. Oziq-ovqat tanqisligi holatlarida ular fotosintetik mexanizmlarini zaxira generator sifatida ishlatishadi. Shunday qilib, fotosintez qilish qobiliyati ochlikdan sug'urta hisoblanadi.
Ehtimol, inson fotosintez uchun mutlaqo yangi foydalanishni topishi mumkin edi. Masalan, Agapakisning so'zlariga ko'ra , inson terisida yashil dog'lar bo'lishi mumkin, quyoshda faollashtirilgan yarani davolash tizimi. Insonga kerak bo'lgan energiya miqdorini talab qilmaydigan narsa.
Yaqin kelajakda odam faqat quyosh nuri bilan ta'minlashga to'liq o'ta olmaydi - hech bo'lmaganda u tanani tubdan o'zgartirishga qaror qilmaguncha - shuning uchun hozircha biz faqat tabiat misolidan ilhomlanishda davom etishimiz mumkin.