Atklājuši mehānismu, kā dzīvnieki, tāpat kā augi, veic fotosintēzi, zinātnieki domāja par iespēju cilvēku nodot pilnai saules enerģijas padevei.
Iedomājieties, kā būtu, ja cilvēki, piemēram, augi, varētu tieši baroties ar saules enerģiju. Tas noteikti padarītu mūsu dzīvi vieglāku: neskaitāmas stundas, kas pavadītas, iepērkoties, gatavojot un ēdot ēdienu, varētu pavadīt kaut kam citam. Pārāk ekspluatēta lauksaimniecības zeme atgriezīsies dabiskajās ekosistēmās. Bada, nepietiekama uztura un slimību līmenis, kas izplatās pa gremošanas traktu, varētu kristies.
Tomēr cilvēkiem un augiem simtiem miljonu gadu nav bijis kopīga senča. Mūsu bioloģija ir gandrīz atšķirīga gandrīz visos aspektos, tāpēc varētu šķist, ka nav nekādu iespēju cilvēkiem nodomāt veikt fotosintēzi. Vai tas joprojām ir iespējams?
Šo problēmu rūpīgi izpēta daži sintētiskās bioloģijas speciālisti, kuri pat mēģināja izveidot savus augu-dzīvnieku hibrīdus. Kamēr mēs joprojām esam tālu no tāda cilvēka radīšanas, kurš spētu veikt fotosintēzi, jaunie pētījumi ir atklājuši intriģējošu bioloģisko mehānismu, kas varētu veicināt šīs topošās zinātnes nozares attīstību.
Nesen Jūras bioloģiskās laboratorijas, kas atrodas Amerikas Woods Hall ciematā, pārstāvji ziņoja, ka zinātnieki ir atklājuši Elysia chlorotica noslēpumu - izcili zaļš jūras gliemezis, kas izskatās pēc auga lapas, barojas ar sauli kā lapu, bet patiesībā ir dzīvnieks.
Izrādās, ka Elysia chlorotica saglabā tik spilgtu krāsu, patērējot aļģes un uzņemot to gēnus fotosintēzei. Tas ir vienīgais zināmais daudzšūnu organisma piemērs, lai piešķirtu DNS no cita organisma.
Elysia chlorotica ir mazu jūras gliemežu suga, kas pieder pie jūras gliemeņu gliemjiem. Šis ir dzīvnieks, kas spēj fotosintēzes veidā, piemēram, augi.
Reklāmas video:
Paziņojumā par pētījuma līdzautoru, Dienvidfloridas universitātes emeritēto profesoru Sidniju K. Pērce sacīja: “Uz Zemes aļģu gēniem nav iespējams darboties dzīvnieka šūnā. Un tomēr tas notiek. Tie ļauj dzīvniekam barot barību no saules. Pēc zinātnieku domām, ja cilvēki gribētu uzlauzt savas šūnas, lai tās spētu fotosintēzei, līdzīgu mehānismu varētu izmantot, lai to izdarītu.
Attiecībā uz saules enerģiju mēs varam teikt, ka cilvēki miljarda gadu laikā ir pārvietojušies nepareizā evolūcijas virzienā. Kad augi kļuva plāni un caurspīdīgi, dzīvnieki kļuva biezi un necaurspīdīgi. Augi saņem mazu, bet nemainīgu saules sulas daļu, uzturoties vienā vietā, bet cilvēkiem patīk pārvietoties, un viņiem tas ir vajadzīgs ar enerģiju bagāts ēdiens.
Ja paskatās uz šūnām un cilvēku un augu ģenētisko kodu, izrādās, ka mēs neesam tik atšķirīgi. Šī pārsteidzošā dzīves līdzība tās pamatlīmenī pieļauj tādas neparastas lietas kā dzīvnieku fotosintēzes zādzības. Mūsdienās, pateicoties pieaugošajam sintētiskās bioloģijas laukam, mēs varam spēt reproducēt šādas parādības vienā evolūcijas momentā, padarot biopunk idejas fotosintētisku ādas plankumu izveidošanai šķist ne tik fantastiskas.
Pēc Peirce teiktā: “Parasti, kad viena organisma gēni tiek pārnesti uz cita organisma šūnām, tas nedarbojas. Bet, ja tas darbojas, tas var daudz ko mainīt vienas nakts laikā. Tas ir kā paātrināta evolūcija."
Jūras plēksnes nav vienīgie dzīvnieki, kas simbotisku attiecību rezultātā spēj fotosintēzes veidā. Citi klasiski šādu radījumu piemēri ir koraļļi, kas savās šūnās glabā fotosintētiskus dinoflagellates, un plankumains salamandra, kas izmanto aļģes, lai apgādātu savus embrijus ar saules enerģiju.
Tomēr jūras gliemeži atšķiras no līdzīgiem dzīvniekiem ar to, ka viņi ir atraduši veidu, kā izslēgt starpniekus un veikt fotosintēzi tikai sev, absorbējot hloroplastus no aļģēm un ar tiem pārklājot gremošanas trakta sienas. Pēc tam dzīvnieka un auga hibrīds var dzīvot vairākus mēnešus, barojoties tikai ar saules gaismu. Bet tas, kā precīzi gliemeži uztur savas nozagtās saules rūpnīcas, līdz šim ir palicis noslēpums.
Tagad Peirce un citi pētījuma līdzautori ir atraduši atbildi uz šo jautājumu. Liekas, ka gliemeži ne tikai nozog hloroplastus no aļģēm, bet arī nozog svarīgus DNS kodus. Rakstā, kas publicēts žurnālā The Biological Bulletin, šķiet, ka gēns, kas kodē fermentu, ko izmanto hloroplastu labošanai, var palīdzēt plēksnītēm uzturēt saules enerģijas mašīnas darboties ilgi pēc aļģu ēšanas.
Ģenētiskajai ekspropriācijai dabā var būt reti, taču zinātnieki gadiem ilgi eksperimentē ar to laboratorijās. Pārnesot gēnus no viena organisma uz otru, cilvēki ir radījuši daudz jaunu dzīvības formu, sākot no kukurūzas, kas ražo savus pesticīdus, līdz augiem, kas mirdz tumsā. Ņemot to visu vērā, vai ir traki domāt, ka mums jāseko līdzi dabas vadībai un jāpiešķir dzīvniekiem - vai pat cilvēkiem - spēja fotosintēzes veidā?
Bioloģe, dizainere un rakstniece Kristīna Agapakis, sintētiskās bioloģijas doktore no Hārvardas, daudz laika pavadījusi, pārdomājot, kā izveidot jaunu simbiozi, kurā dzīvnieku šūnas var fotosintēzes veidā. Pēc Agapakis teiktā, pirms miljardiem gadu augu senči absorbēja hloroplastus, kas bija brīvi dzīvojošas baktērijas.
Agapakis sacīja, ka saulaino organismu radīšanas problēma ir tā, ka ir nepieciešama ļoti liela virsma, lai absorbētu pietiekami daudz saules gaismas. Ar lapu palīdzību augiem izdodas absorbēt milzīgu enerģijas daudzumu attiecībā pret to lielumu. Gaļīgiem cilvēkiem ar virsmas un tilpuma attiecību, visticamāk, nav vajadzīgā joslas platuma.
“Ja jums rodas jautājums, vai jūs varat iegūt spēju sintezēties, es atbildēšu, ka, pirmkārt, jums ir pilnībā jāpārstāj kustēties, un, otrkārt, jākļūst pilnīgi caurspīdīgam,” saka Agapakis, kurš lēš, ka katra cilvēka šūnai fotosintēzei būs nepieciešami tūkstošiem aļģu. …
Faktiski saules izstarojošā Elysia chlorotica var būt izņēmums, kas pierāda šo noteikumu. Lode sāka izskatīties un uzvesties tik ļoti kā lapiņa, ka daudzējādā ziņā tā kļuva vairāk par augu nekā dzīvnieku.
Bet pat ja cilvēks nevar uzturēties tikai saulē, kurš teica, ka laiku pa laikam viņš nevar papildināt savu uzturu ar nelielu saules uzkodu? Faktiski vairums fotosintētisko dzīvnieku, tostarp vairāki Elysia chlorotica radinieki, paļaujas ne tikai uz saules enerģiju. Viņi izmanto savu fotosintēzes mehānismu kā rezerves ģeneratoru pārtikas trūkuma gadījumā. Tādējādi spēja fotosintēze ir apdrošināšana pret badu.
Varbūt cilvēki varētu atrast pilnīgi jaunu pielietojumu fotosintēzes veikšanai. Piemēram, pēc Agapakis teiktā, “uz cilvēka ādas varētu būt zaļi plankumi - saules aktivizēta brūču sadzīšanas sistēma. Kaut kas neprasa tik daudz enerģijas, cik vajadzīgs cilvēkam."
Tuvākajā nākotnē cilvēks nevarēs pilnībā pāriet uz tikai viena saules gaismas nodrošināšanu - vismaz līdz brīdim, kad viņš izlems par kardinālām ķermeņa izmaiņām - tāpēc šobrīd mums vienkārši jāturpina iedvesmoties no dabas piemēra.