Nadat ze het mechanisme hadden ontdekt waarmee dieren, zoals planten, fotosynthese uitvoeren, dachten wetenschappers na over de mogelijkheid om een persoon over te dragen op een volledige voorraad zonne-energie.
Stel je voor hoe het zou zijn als mensen, net als planten, zich rechtstreeks op zonne-energie zouden kunnen voeden. Het zou ons leven zeker gemakkelijker maken: de talloze uren die we besteden aan winkelen, koken en eten kunnen aan iets anders besteed worden. Overgeëxploiteerde landbouwgrond zou terugkeren naar natuurlijke ecosystemen. De niveaus van honger, ondervoeding en verspreiding van ziekten door het spijsverteringskanaal zouden drastisch dalen.
Mensen en planten hebben echter al honderden miljoenen jaren geen gemeenschappelijke voorouder gedeeld. Onze biologie is fundamenteel anders in bijna elk aspect, dus het lijkt misschien alsof er geen manier is om mensen te ontwerpen voor fotosynthese. Of is het nog mogelijk?
Dit probleem wordt grondig bestudeerd door enkele specialisten in synthetische biologie, die zelfs probeerden hun eigen plant-dier-hybriden te creëren. Hoewel we nog ver verwijderd zijn van het creëren van een mens die in staat is tot fotosynthese, heeft nieuw onderzoek een intrigerend biologisch mechanisme blootgelegd dat zou kunnen helpen om dit ontluikende wetenschapsgebied vooruit te helpen.
Onlangs meldden vertegenwoordigers van het Marine Biological Laboratory, gelegen in het Amerikaanse dorp Woods Hall, dat wetenschappers het geheim van Elysia chlorotica hebben ontrafeld - een schitterende groene zeeslak die eruitziet als een plantenblad, zich voedt met de zon als een blad, maar eigenlijk een dier is.
Het blijkt dat Elysia chlorotica zo'n heldere kleur behoudt door algen te consumeren en hun genen te gebruiken voor fotosynthese. Het is het enige bekende voorbeeld van een meercellig organisme dat DNA van een ander organisme toewijst.
Elysia chlorotica is een soort kleine zeeslak die behoort tot de mariene buikpotige weekdieren. Dit is een dier dat in staat is tot fotosynthese zoals planten.
Promotie video:
In een verklaring zei co-auteur van de studie, emeritus hoogleraar Sidney K. Pearce van de Universiteit van Zuid-Florida: “Het is op aarde onmogelijk dat genen in algen functioneren in de cel van een dier. En toch gebeurt het. Ze laten het dier zijn voedsel van de zon halen. Als mensen hun eigen cellen wilden hacken om ze in staat te stellen tot fotosynthese, zouden volgens wetenschappers een soortgelijk mechanisme kunnen worden gebruikt om dit te doen.
Met betrekking tot zonne-energie kunnen we zeggen dat mensen zich al een miljard jaar in de verkeerde evolutionaire richting begeven. Toen de planten dun en doorschijnend werden, werden de dieren dik en ondoorzichtig. Planten krijgen hun kleine maar constante deel van het zonnesap, terwijl ze op één plek blijven, maar mensen bewegen graag en hebben daarvoor energierijk voedsel nodig.
Als je naar de cellen en de genetische code van mensen en planten kijkt, blijkt dat we niet zo verschillend zijn. Deze opvallende gelijkenis van het leven op zijn fundamentele niveaus maakt het mogelijk dat ongebruikelijke dingen gebeuren, zoals de diefstal van fotosynthese door dieren. Dankzij het opkomende gebied van de synthetische biologie kunnen we tegenwoordig dergelijke verschijnselen in één evolutionair moment reproduceren, waardoor biopunk-ideeën over het maken van fotosynthetische huidpleisters minder fantastisch lijken.
Volgens Peirce: “Gewoonlijk werkt het niet als genen van het ene organisme worden overgebracht naar de cellen van een ander. Maar als het werkt, kan het van de ene op de andere dag veel veranderen. Het is als een versnelde evolutie."
Zeeslakken zijn niet de enige dieren die in staat zijn tot fotosynthese door symbiotische relaties. Andere klassieke voorbeelden van dergelijke wezens zijn koralen, die fotosynthetische dinoflagellaten in hun cellen opslaan, en gevlekte salamander, die algen gebruikt om zijn embryo's van zonne-energie te voorzien.
Zeeslakken verschillen echter van soortgelijke dieren doordat ze een manier hebben gevonden om tussenpersonen uit te sluiten en fotosynthese alleen voor zichzelf uit te voeren, door chloroplasten uit algen te absorberen en de wanden van hun spijsverteringskanaal ermee te bedekken. Daarna kan de hybride van een dier en een plant maanden leven en zich alleen voeden met zonlicht. Maar hoe de slakken hun gestolen zonnefabrieken precies onderhouden, is tot nu toe een raadsel gebleven.
Nu hebben Peirce en andere co-auteurs van de studie het antwoord op deze vraag gevonden. Het lijkt erop dat slakken niet alleen chloroplasten uit algen stelen, maar ook belangrijke DNA-codes stelen. In een artikel gepubliceerd in The Biological Bulletin, blijkt dat een gen dat codeert voor een enzym dat wordt gebruikt om chloroplasten te repareren, de slakken kan helpen om zonne-energie machines lang na het eten van algen te laten draaien.
Genetische onteigening is misschien zeldzaam van aard, maar wetenschappers experimenteren er al jaren mee in laboratoria. Door genen van het ene organisme naar het andere over te dragen, hebben mensen veel nieuwe levensvormen gecreëerd, van maïs, dat zijn eigen pesticiden produceert, tot planten die oplichten in het donker. Is het met dit alles in gedachten gek om te denken dat we het voorbeeld van de natuur moeten volgen en dieren - of zelfs mensen - het vermogen tot fotosynthese moeten geven?
Bioloog, ontwerper en schrijver Christina Agapakis, gepromoveerd in synthetische biologie aan Harvard, heeft veel tijd besteed aan het nadenken over hoe een nieuwe symbiose kan worden gecreëerd waarin dierlijke cellen kunnen fotosynthetiseren. Volgens Agapakis namen de voorouders van planten miljarden jaren geleden chloroplasten op, die vrijlevende bacteriën waren.
Agapakis zei dat het probleem met het creëren van een zonetend organisme is dat een zeer groot oppervlak nodig is om voldoende zonlicht te absorberen. Met behulp van bladeren slagen planten erin om in verhouding tot hun grootte een enorme hoeveelheid energie op te nemen. Vlezige mensen, met hun oppervlakte-tot-volume-verhouding, hebben hoogstwaarschijnlijk niet het nodige draagvermogen.
"Als je je afvraagt of je de mogelijkheid kunt krijgen om te fotosynthetiseren, zal ik antwoorden dat je ten eerste volledig moet stoppen met bewegen en ten tweede volledig transparant moet worden", zegt Agapakis, volgens wiens berekeningen, voor fotosynthese, elke menselijke cel duizenden algen nodig heeft …
In feite is de zonetende Elysia chlorotica misschien wel de uitzondering die de regel bevestigt. De slak begon er zo uit te zien en zich zo te gedragen als een blad dat het in veel opzichten meer een plant dan een dier werd.
Maar zelfs als iemand niet alleen van de zon kan leven, wie zei dan dat hij van tijd tot tijd zijn dieet niet kan aanvullen met een klein zonnetje? In feite vertrouwen de meeste fotosynthetische dieren, waaronder verschillende familieleden van Elysia chlorotica, op meer dan alleen energie van de zon. Ze gebruiken hun fotosynthetische mechanisme als back-upgenerator in geval van voedseltekorten. Het vermogen om te fotosynthetiseren is dus een verzekering tegen honger.
Misschien kunnen mensen een geheel nieuwe toepassing voor fotosynthese vinden. Bijvoorbeeld, volgens Agapakis, “kunnen er groene vlekken op de menselijke huid zijn - een door de zon geactiveerd wondgenezingssysteem. Iets dat niet zoveel energie nodig heeft als iemand nodig heeft."
In de nabije toekomst zal een persoon niet volledig kunnen overschakelen op het leveren van slechts één zonlicht - tenminste totdat hij beslist over hoofdaanpassingen van het lichaam - daarom moeten we ons voorlopig gewoon blijven inspireren door het voorbeeld van de natuur.
