Efter att ha upptäckt den mekanism som djur, som växter, utför fotosyntes, tänkte forskare på möjligheten att överföra en person till en fullständig leverans av solenergi.
Föreställ dig hur det skulle vara om människor, som växter, kunde mata direkt på solenergi. Det skulle definitivt göra livet lättare: de otaliga timmarna med att shoppa, förbereda och äta mat kunde spenderas på något annat. Överutnyttjad jordbruksmark skulle återgå till naturliga ekosystem. Nivån av hunger, undernäring och sjukdom som sprider sig genom matsmältningskanalen skulle sjunka.
Men människor och växter har inte delat en gemensam förfader på hundratals miljoner år. Vår biologi är grundläggande annorlunda i nästan alla aspekter, så det kan verka som om det inte finns något sätt att utforma människor för att göra fotosyntes. Eller är det fortfarande möjligt?
Detta problem studeras noggrant av vissa specialister inom syntetisk biologi, som till och med försökte skapa sina egna växtdjurhybrider. Medan vi fortfarande är långt ifrån att skapa en människa som kan fotosyntes, har ny forskning upptäckt en spännande biologisk mekanism som kan hjälpa till att främja detta framväxande vetenskapsområde.
Nyligen rapporterade representanter för Marine Biologiska laboratoriet, beläget i den amerikanska byn Woods Hall, att forskare har löst hemligheten med Elysia chlorotica - en lysande grön havsslak som ser ut som ett växtblad, livnär sig på solen som ett blad, men faktiskt är ett djur.
Det visar sig att Elysia chlorotica bibehåller en så ljus färg genom att konsumera alger och ta sina gener för fotosyntes. Det är det enda kända exemplet på en multicellulär organism som tilldelar DNA från en annan organisme.
Elysia chlorotica är en art av liten havssnigel som tillhör de marina blötdjur av blötdjur. Detta är ett djur som kan fotosyntes som växter.
Kampanjvideo:
I ett uttalande, medförfattare till studien, sa professor emeritus vid University of South Florida Sidney K. Pearce:”Det är omöjligt på jorden för alggen att fungera i ett djurcell. Och ändå händer det. De låter djuret få sin näring från solen. Enligt forskare, om människor ville hacka sina egna celler för att göra dem kapabla till fotosyntes, kan en liknande mekanism användas för att göra detta.
När det gäller solenergi kan vi säga att människor har rört sig i fel evolutionär riktning i en miljard år. När växterna blev tunna och genomskinliga blev djuren tjocka och ogenomskinliga. Växter får sin lilla men konstant andel av solens sap medan de bor på ett ställe, men människor gillar att flytta, och för detta behöver de energirik mat.
Om man tittar på cellerna och den genetiska koden för människor och växter visar det sig att vi inte är så annorlunda. Denna slående likhet med livet på dess grundläggande nivåer gör att ovanliga saker som stöld av fotosyntes av djur kan hända. Idag, tack vare det växande området syntetisk biologi, kan vi kunna reproducera sådana fenomen på ett evolutionärt ögonblick, vilket gör att biopunk-idéer för att skapa fotosyntetiska hudfläckar verkar mindre fantastiska.
Enligt Peirce, "När gener från en organisme överförs till celler i en annan fungerar det vanligtvis inte. Men om det fungerar kan det förändras mycket över natten. Det är som påskyndad evolution."
Havssniglar är inte de enda djuren som kan fotosyntes genom symbiotiska förhållanden. Andra klassiska exempel på sådana varelser är koraller, som lagrar fotosyntetiska dinoflagellater i sina celler, och fläckig salamander, som använder alger för att förse sina embryon med solenergi.
Havssniglar skiljer sig dock från liknande djur genom att de har hittat ett sätt att utesluta mellanhänder och utföra fotosyntes endast för sig själva, absorbera kloroplast från alger och täcker väggarna i deras matsmältningskanal med dem. Därefter kan hybriden hos ett djur och en växt leva i månader och matas bara av solljus. Men hur exakt sniglarna upprätthåller sina stulna solfabriker har varit ett mysterium tills nu.
Nu har Peirce och andra studieförfattare hittat svaret på denna fråga. Det verkar som om sniglar inte bara stjäl kloroplaster från alger utan också stjäl viktiga DNA-koder. I en artikel publicerad i The Biological Bulletin verkar det som om en gen som kodar för ett enzym som används för att reparera kloroplaster kan hjälpa sniglar att hålla solmaskiner igång länge efter att ha ätit alger.
Genetisk expropriation kan vara sällsynt till sin natur, men forskare har experimenterat med det i laboratorier i flera år. Genom att överföra gener från en organisme till en annan har människor skapat många nya livsformer, från majs, som producerar sina egna bekämpningsmedel, till växter som lyser i mörkret. Med allt detta i åtanke, är det galen att tänka att vi ska följa naturens bly och fördjupa djur - eller till och med människor - med förmågan att fotosyntesa?
Biolog, designer och författare Christina Agapakis, en doktorsexamen i syntetisk biologi från Harvard, har ägnat mycket tid åt att fundera över hur man skapar en ny symbios där djurceller kan fotosyntesa. Enligt Agapakis, för miljarder år sedan, tog växtförfäder upp klorplaster, som var frittlevande bakterier.
Agapakis sa att problemet med att skapa en solätande organisme är att en mycket stor yta behövs för att ta upp tillräckligt med solljus. Med hjälp av löv lyckas växter ta upp en enorm mängd energi i förhållande till deras storlek. Köttiga människor, med sitt yt-till-volymförhållande, har troligen inte den nödvändiga bärförmågan.
"Om du undrar om du kan förvärva förmågan att fotosyntetisera, svarar jag att för det första måste du helt sluta flytta, och för det andra måste du bli helt genomskinlig," säger Agapakis, enligt vars beräkningar, för fotosyntes, kommer varje mänsklig cell att behöva tusentals alger …
I själva verket kan den solskenätande Elysia chlorotica vara undantaget som bevisar regeln. Sluggen började se ut och bete sig så mycket som ett blad att det på många sätt blev en växt än ett djur.
Men även om en person inte kan bestå av solen ensam, vem sa att han då och då inte kan komplettera sin diet med ett litet sol mellanmål? Faktum är att de flesta fotosyntetiska djur, inklusive flera av Elysia chloroticas släktingar, förlitar sig på mer än bara energi från solen. De använder sin fotosyntetiska mekanism som en reservgenerator vid livsmedelsbrist. Förmågan att fotosyntetisera är således försäkring mot hunger.
Kanske kunde människor hitta en helt ny applikation för fotosyntes. Till exempel, enligt Agapakis, "kan det finnas gröna fläckar på människors hud - ett solaktiverat sårläkningssystem. Något som inte kräver så mycket energi som en person behöver."
Inom en snar framtid kommer en person inte att kunna helt övergå till att tillhandahålla endast ett solljus - åtminstone tills han beslutar om kardinalmodifieringar av kroppen - därför måste vi för närvarande bara fortsätta att inspireras av naturens exempel.