Otkrivši mehanizam pomoću kojeg životinje, poput biljaka, provode fotosintezu, znanstvenici su razmišljali o mogućnosti prebacivanja čovjeka na potpunu opskrbu sunčevom energijom.
Zamislite kako bi bilo kad bi se ljudi, poput biljaka, mogli izravno hraniti solarnom energijom. To bi nam definitivno olakšalo život: bezbroj sati provedenih u kupovini, pripremi i jedenju hrane moglo bi se potrošiti na nešto drugo. Prekomjerno iskorišteno poljoprivredno zemljište vratilo bi se prirodnim ekosustavima. Razine gladi, neuhranjenosti i bolesti koje se šire putem probavnog trakta smanjile bi se.
Međutim, ljudi i biljke nisu dijelili zajedničkog pretka stotinama milijuna godina. Naša se biologija u osnovi razlikuje u gotovo svakom aspektu, pa se može činiti kao da ne postoji način da se ljudi dizajniraju za fotosintezu. Ili je to još uvijek moguće?
Ovaj problem temeljito proučavaju pojedini stručnjaci iz sintetske biologije, koji su čak pokušali stvoriti vlastite biljne i životinjske hibride. Iako smo još uvijek daleko od stvaranja čovjeka sposobnog fotosinteze, nova istraživanja otkrila su intrigantan biološki mehanizam koji bi mogao pomoći u napredovanju ovog početnog područja znanosti.
Nedavno su predstavnici morskog biološkog laboratorija smještenog u američkom selu Woods Hall izvijestili da su znanstvenici riješili tajnu Elysia chlorotica - sjajno-zelenog morskog puža koji izgleda poput lišća biljke, hrani se suncem poput lišća, ali zapravo je životinja.
Ispada da Elysia chlorotica održava tako svijetlu boju konzumirajući alge i uzimajući njihove gene za fotosintezu. To je jedini poznati primjer višećelijskog organizma koji dodjeljuje DNK iz drugog organizma.
Elysia chlorotica je vrsta malog morskog puža koji pripada morskim mekušcima gastropod. Ovo je životinja koja je sposobna za fotosintezu poput biljaka.
Promotivni video:
U izjavi, koautor studije, profesor emeritus sa Sveučilišta Južne Floride Sidney K. Pearce je rekao: „Na Zemlji je nemoguće da algni geni funkcioniraju unutar životinjske ćelije. A ipak se događa. Omogućuju životinji da se hrani od sunca. Prema znanstvenicima, ako bi ljudi htjeli probiti vlastite stanice kako bi ih osposobili za fotosintezu, sličan mehanizam mogao bi se koristiti za to.
Što se tiče solarne energije, možemo reći da su se ljudi kretali u pogrešnom evolucijskom smjeru već milijardu godina. Kako su biljke postale tanke i prozirne, životinje su postale guste i neprozirne. Biljke dobivaju svoj mali, ali stalni udio sunčeve soke, dok borave na jednom mjestu, ali ljudi se vole kretati i za to im je potrebna hrana bogata energijom.
Ako pogledate stanice i genetski kod ljudi i biljaka, ispada da nismo toliko različiti. Ova upečatljiva sličnost života na njegovim temeljnim razinama dopušta da se događaju neobične stvari poput krađe fotosinteze od strane životinja. Danas zahvaljujući sintetičkoj biologiji u nastajanju, mi možemo biti sposobni reproducirati takve pojave u jednom evolucijskom trenutku, čineći biopunk ideje o stvaranju fotosintetskih mrlja na koži izgledaju manje fantastično.
Prema Peirceu, "obično, kada se geni iz jednog organizma prenose u stanice drugog, on ne djeluje. Ali ako uspije, preko noći se može puno promijeniti. To je poput ubrzane evolucije."
Morske grickalice nisu jedine životinje koje su sposobne za fotosintezu kroz simbiotske odnose. Ostali klasični primjeri takvih stvorenja su koralji koji u svojim ćelijama pohranjuju fotosintetske dinoflagelate i pjegavi salamander, koji alge koristi svoje izvornike sunčevom energijom.
Međutim, morski se puževi razlikuju od sličnih životinja po tome što su pronašli način da isključe posrednike i izvrše fotosintezu samo za sebe, apsorbiraju kloroplaste iz algi i prekrivaju zidove svog probavnog trakta. Nakon toga, hibrid životinje i biljke može živjeti mjesecima, hraneći se samo sunčevom svjetlošću. Ali kako točno puževi održavaju svoje ukradene tvornice sunca do danas je ostalo misterija.
Sada su Peirce i drugi koautori studije pronašli odgovor na ovo pitanje. Čini se da puževi ne samo da kradu kloroplaste iz algi, već i kradu važne kodove DNK. U članku objavljenom u The Biological Bulletin, čini se da gen koji kodira enzim koji se koristi za obnavljanje kloroplasta može pomoći da puževi zadrže solarne strojeve još dugo nakon jela alge.
Genska eksproprijacija je u prirodi rijetka, ali znanstvenici s njom eksperimentiraju godinama. Prijenosom gena s jednog organizma na drugi, ljudi su stvorili mnoge nove životne oblike, od kukuruza koji proizvodi svoje pesticide, do biljaka koje svijetli u mraku. Imajući sve to na umu, je li ludo misliti da bismo trebali slijediti vodeće poteškoće i obdati životinje - ili čak ljude - sa sposobnošću fotosinteze?
Biologinja, dizajnerica i spisateljica Christina Agapakis, doktorica sintetičke biologije s Harvarda, provela je puno vremena razmišljajući kako stvoriti novu simbiozu u kojoj životinjske stanice mogu fotosintetizirati. Prema Agapakisu, prije nekoliko milijardi godina, preci biljaka apsorbirali su kloroplaste, koji su bili slobodne životinje bakterija.
Agapakis je rekao da je problem sa stvaranjem organizma koji jede sunce to što je potrebna vrlo velika površina da bi apsorbirala dovoljno sunčeve svjetlosti. Uz pomoć lišća, biljke uspijevaju apsorbirati ogromnu količinu energije, u odnosu na njihovu veličinu. Mesnati ljudi, s njihovim omjerom površina i volumen, najvjerojatnije nemaju potrebnu nosivost.
"Ako se pitate možete li dobiti sposobnost fotosinteze, odgovorit ću vam da, prvo, morate se potpuno prestati kretati, a drugo, postati potpuno prozirni", kaže Agapakis, koji procjenjuje da će svakoj ljudskoj stanici trebati tisuće algi za fotosintezu. …
Zapravo, Elysia chlorotica koja jede suncem može biti izuzetak koji dokazuje pravilo. Slug je počeo izgledati i ponašati se toliko poput lišća da je na mnogo načina postao više biljka nego životinja.
Ali čak i ako osoba ne može sama izdržati na suncu, tko je rekao da s vremena na vrijeme ne može dopuniti svoju dijetu malim zalogajem sunca? U stvari, većina fotosintetskih životinja, uključujući nekoliko rođaka Elysia chlorotica, oslanjaju se na više od samo sunčeve energije. Oni koriste svoj fotosintetski mehanizam kao rezervni generator u slučaju nestašice hrane. Dakle, sposobnost fotosinteze je osiguranje od gladi.
Možda bi ljudi mogli pronaći potpuno novu primjenu za fotosintezu. Na primjer, prema Agapakisu, "na ljudskoj koži mogu biti zelene mrlje - sustav zacjeljivanja rana aktiviranog od sunca. Nešto što ne zahtijeva toliko energije koliko je čovjeku potrebno."
U skoroj budućnosti osoba se neće moći potpuno prebaciti na pružanje samo jedne sunčeve svjetlosti - barem dok se ne odluči za kardinalne modifikacije tijela - stoga, za sada, moramo samo nastaviti nadahnuti primjerom prirode.