هل يمكن أن يكون التمثيل الضوئي البشري ممكنًا؟ – فك التشفير

قد تكون عملية التمثيل الضوئي - وهي العملية التي تقوم النباتات من خلالها بتحويل ضوء الشمس إلى غذاء - بمثابة تذكير لكثير من الناس بصف العلوم في المدرسة الثانوية وليس أكثر من ذلك. لكن عددًا متزايدًا من العلماء ورجال الأعمال في مجال التكنولوجيا ومعلمي الصحة يفكرون فيما إذا كان من الممكن للبشر أن يكرروا بطريقة ما أو على الأقل تقريب الطريقة التي تجمع بها النباتات العناصر الغذائية للحفاظ على نفسها ونموها.

غالبًا ما يُعتبر الاهتمام المتزايد بما يسمى "التمثيل الضوئي البشري" في السنوات القليلة الماضية جزءًا من حركة أكبر تُعرف باسم "ما بعد الإنسانية". يعتقد أنصار ما بعد الإنسانية أن البشر قد يكونون قادرين على استخدام التكنولوجيا من أجل "com.biohack"أي تعديل وتعزيز أنفسهم جسديًا ومعرفيًا باستخدام الأدوات التي تمكنهم من التفوق على جسم الإنسان في حالته الطبيعية وحتى يعيشون حياة أطول أو منع الموت تماما.

يشير أنصار ما بعد الإنسانية الذين يدعمون فكرة التمثيل الضوئي البشري إلى الطريقة التي تتلقى بها النباتات العناصر الغذائية - باستخدام الطاقة من ضوء الشمس لأكسدة الماء وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز - باعتبارها أكثر كفاءة بكثير من نواحٍ عديدة مقارنة بالطريقة البشرية في تلقي العناصر الغذائية. يجب على البشر البحث عن الطعام أو البحث عنه (أو ما هو أسوأ من ذلك، قضاء الوقت والموارد في زراعة ورعاية وتنمية) الطعام، ثم طهي هذا الطعام ومضغه وهضمه من أجل استيعاب موارده في النهاية. إذا تمكن البشر بطريقة أو بأخرى من إيجاد طريقة لتكرار عملية التمثيل الضوئي التي تقوم بها النباتات، فسيكون هناك مجموعة من الفوائد للأفراد وللكوكب.

أدناه، نلقي نظرة فاحصة على الشكل الذي قد تبدو عليه عملية التمثيل الضوئي البشري، واحتمال أن يكون هذا احتمالًا في مستقبلنا، والفوائد المحتملة التي يمكن أن توفرها.

التمثيل الضوئي البشري: البيولوجيا الاصطناعية

بالنسبة لبعض المؤمنين بإمكانية التمثيل الضوئي البشري، فإن المفتاح لتحقيق هذا الهدف يكمن في مجال البيولوجيا التركيبية الناشئ. يهدف علماء الأحياء الاصطناعية إلى استخدام المواد الوراثية من مصادر مختلفة لإنتاج كائنات حية جديدة، أو لتمكين الكائنات الموجودة من أداء وظائف جديدة.

من ناحية، تبدو هذه فكرة غريبة في حالة البشر وعملية التمثيل الضوئي، لأنها قد تتطلب بطريقة أو بأخرى الجمع بين عناصر الحمض النووي البشري والنباتي. يتشارك البشر والنباتات في أسلاف وراثية مشتركة، ولكن يتعين على المرء أن ينظر إلى الوراء مئات الملايين من السنين للعثور عليها. ومنذ ذلك الوقت، ابتعدنا عن النباتات بطرق لا حصر لها. ولعل الأمر الأكثر أهمية هو أن النباتات عمومًا أصبحت أرق وأكثر شفافية على مدار تطورها، في حين أصبح البشر ومعظم الحيوانات الأخرى أكثر سمكًا وأكثر غموضًا. السمتان الأخيرتان لا تساعدان على عملية التمثيل الضوئي لعدد من الأسباب، ليس أقلها أن الحيوانات الكبيرة تتطلب الآن كمية هائلة من الطاقة من أجل الحفاظ على الوضع الراهن.

ولكن، قد يجادل علماء الأحياء الاصطناعية بأن هناك جوانب من الخلايا البشرية والنباتية - وعلم الوراثة البشرية والنباتية - قد تكون أكثر تشابهًا مما تتوقع، مما قد يجعل فكرة دمج عناصر كلا شكلي الحياة أقل بعيدة المنال مما قد يبدو.

من الأدلة الرئيسية التي تدعم إمكانية حدوث عملية التمثيل الضوئي لدى الإنسان هي حقيقة أن هناك بالفعل بعض الحيوانات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي. على سبيل المثال، حشرة من البازلاء هي نوع من الحشرات التي تستخدم الأصباغ لحصد ضوء الشمس ونقله إلى الخلايا لإنتاج الطاقة. إليسا كلوروتيكا هو نوع من البزاقات البحرية التي تقوم بما يشبه عملية التمثيل الضوئي بطريقة مختلفة: فهي تكتسب البلاستيدات الخضراء، وهي الأجزاء الخلوية من النباتات التي تنتج الكلوروفيل من أجل جعل عملية التمثيل الضوئي ممكنة، عن طريق تناول طحالب معينة. وقد لاحظ العلماء أن هذه الرخويات تعيش بدون طعام لمدة تسعة أشهر، وتعتمد فقط على الطاقة المستمدة من ضوء الشمس. تستخدم مستعمرات المرجان السوطيات الاصطناعية الضوئية لحصد الطاقة من ضوء الشمس، بينما يستخدم السلمندر المرقط الطحالب لتسخير الطاقة الشمسية في النمو داخل بيضه. لكن بعض العلماء يعتقدون أن الرخويات البحرية على وجه الخصوص قد توفر طريقًا نحو عملية التمثيل الضوئي البشرية.

إليسا كلوروتيكا تأكل البلاستيدات الخضراء الطحالب وتثبيتها داخل أجهزتها الهضمية، وتتبادل بعض العناصر الجينية على طول الطريق لمساعدة الرخويات في الحفاظ على البلاستيدات الخضراء بمرور الوقت. قد يكون هذا التبادل البسيط للحمض النووي هو ما يساعد البزاقات على الاستمرار في الحصول على الطاقة من ضوء الشمس على مدار عدة أشهر في المرة الواحدة.

ومن هذا المنطلق، إذا تمكن البشر بطريقة ما من زرع البلاستيدات الخضراء داخل جلدهم، والاستفادة بالمثل من الحمض النووي للطحالب للمساعدة في إعادة بناء تلك البلاستيدات الخضراء والحفاظ عليها، فمن الممكن أن نبدأ في أداء وظيفة مماثلة للرخويات البحرية، حيث تستقبل ضوء الشمس و باستخدام البلاستيدات الخضراء المقترضة لتحويلها إلى طاقة.

العوائق أمام التمثيل الضوئي البشري

وبطبيعة الحال، فإن الحشرات الصغيرة والرخويات البحرية لديها كتلة أقل بكثير للحفاظ عليها مقارنة بالبشر، وبالمثل لا تستخدم سوى جزء صغير من الطاقة التي يبذلها الإنسان من أجل أداء وظائف الجسم الأساسية، من بين أمور أخرى.

إن كمية مساحة سطح الجلد المطلوبة من أجل التمثيل الضوئي للطاقة الكافية لاستبدال حتى وجبة عادية واحدة ستكون هائلة. ويشير هذا إلى الهياكل المختلفة التي تطورت فيها النباتات والبشر على مدى ملايين وملايين السنين. تستخدم النباتات أوراقًا عريضة ورفيعة لزيادة مساحة السطح إلى الحد الأقصى مع تقليل الحجم الإجمالي، وهو مزيج مثالي لعملية التمثيل الضوئي الفعالة. البشر، من ناحية أخرى، سميكة وسمينة. لدينا نسب أعلى بكثير من الحجم إلى مساحة السطح، مما يجعل من الصعب جدًا الحصول على طاقة كافية من عملية التمثيل الضوئي للبقاء على قيد الحياة (إذا كانت هذه العملية ممكنة بالفعل في يوم من الأيام).

بعيدًا عن مسألة مساحة السطح البسيطة، هناك لوجستيات إيصال ضوء الشمس إلى البلاستيدات الخضراء في المقام الأول. يجب أن يكون البشر بلا حراك إلى حد كبير وشفافين حتى ينجح هذا الأمر، ويجب أن يكون هناك على الأقل آلاف الطحالب في كل خلية جلدية، بالإضافة إلى تلك الاعتبارات الأخرى.

الفوائد المحتملة لعملية التمثيل الضوئي البشري

تشير كل هذه العلامات إلى أنه من غير المحتمل أن يعيش البشر بشكل كامل على عملية تشبه عملية التمثيل الضوئي في أي وقت قريب، هذا إن حدث ذلك. ومع ذلك، هناك حل وسط محتمل: ماذا لو كان من الممكن الاستفادة من قوى التمثيل الضوئي للمساعدة في استكمال النظام الغذائي البشري الطبيعي؟ الحيوانات التي تستخدم عملية التمثيل الضوئي أو العمليات المماثلة تفعل ذلك عمومًا بهذه الطريقة، وليس من أجل الحفاظ على نفسها بشكل كامل باستخدام ضوء الشمس وحده. وبدلاً من ذلك، فإنها تستخدم عملية التمثيل الضوئي لتوفير العناصر الغذائية الطارئة أو الاحتياطية في وقت قد لا تكون فيه مصادر الغذاء العادية متاحة.

إن عملية التمثيل الضوئي البشري، إذا تمكنا من تحقيقها، يمكن أن تفعل أكثر من مجرد توفير الحماية لنا ضد المجاعة. إذا كان من الممكن تسخير هذه العملية للأغراض الطبية، على سبيل المثال، فمن الممكن أن يستخدم البشر عملية التمثيل الضوئي للمساعدة في الإصابة أو شفاء الجروح، أو لمساعدة أنفسنا في تحقيق دفعة صغيرة من الطاقة للأغراض الرياضية، على سبيل المثال.

في يونيو من عام 2023، دراسة في المجلة الأكاديمية طبيعة الاتصالات وجدت أن التمثيل الضوئي البشري يمكن أن يلعب دورًا مهمًا في قدرتنا على إعالة أنفسنا أثناء العيش خارج كوكب الأرض. ومع تزايد الحديث عن إعادة البشر إلى القمر وحتى محاولة جلب الناس إلى المريخ، فإن مسألة الاستدامة والتغذية على المدى الطويل تشكل عقبة رئيسية. يمكن استخدام جهاز كهروكيميائي ضوئي (PEC) لتكرار عملية التمثيل الضوئي في هذه السيناريوهات، وتحويل الماء إلى أكسجين وإعادة تدوير المواد الكيميائية مثل ثاني أكسيد الكربون في هذه العملية. في حين أن البشر لن يقوموا بالتمثيل الضوئي من خلال المكونات الطحالب في خلاياهم في هذه الحالة، إلا أننا سنستفيد مع ذلك من عملية النبات للمساعدة في توفير المكونات الأساسية للحياة خارج الغلاف الجوي للأرض والنظام البيئي.

وبرغم أن بعض هذه الأهداف قد تبدو بعيدة، إلا أن هناك حوافز هائلة لمحاولة جعل عملية التمثيل الضوئي البشرية ممكنة. ومن خلال المساعدة في تخفيف الحاجة إلى مصادر الغذاء التقليدية ولو جزئيا، فإن التمثيل الضوئي سيكون أداة قوية لدرء الجوع بالنسبة لسكان يتزايد عددهم بسرعة، والذين قد يحتاجون بحلول عام 2050 إلى ما يصل إلى 56٪ من الغذاء على مستوى العالم مقارنة بالاحتياجات في عام 2010. من خلال المساعدة في مكافحة الجوع العالمي، يمكن أن تكون عملية التمثيل الضوئي أداة قوية في المعركة ضد تغير المناخ، مما يسمح للبشر بتركيز مساحة سطح الكوكب الثمين على زراعة النباتات ليس من أجل الغذاء ولكن بهدف التخفيف من الأسباب الكامنة وراء تغير المناخ.

ربما لا تزال عملية التمثيل الضوئي البشري بعيدة المنال، لكن التطورات الأخيرة مشجعة. في العام الماضي فقط، طور الكيميائيون في جامعة شيكاغو آلية جديدة للتمثيل الضوئي الاصطناعي أكثر كفاءة بعشر مرات من الأدوات الموجودة سابقًا، على سبيل المثال.

ورقة الغش

• يرتبط التمثيل الضوئي البشري، وهو الاعتقاد بأن البشر قد يتمكنون يومًا ما من الاستفادة من ضوء الشمس عن طريق تحويله إلى طاقة بنفس طريقة النباتات، على نطاق واسع بحركة أكبر تُعرف باسم ما بعد الإنسانية.
• ترى ما بعد الإنسانية أن البشر يجب أن يستفيدوا من التطورات في العلوم والتكنولوجيا لإنشاء واستخدام ودمج أدوات أجسادهم للمساعدة في الأداء البدني والعقلي أو طول العمر.
• تتضمن عملية التمثيل الضوئي للنباتات استخدام الطاقة المستمدة من ضوء الشمس لأكسدة الماء وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز.
• إذا أصبح التمثيل الضوئي البشري ممكنا في يوم من الأيام، فإنه يمكن أن يقلل جزئيا أو بشكل كبير من الحاجة إلى مصادر الغذاء التقليدية مثل المحاصيل، ويساعد في القضاء على الجوع العالمي، وتحقيق فوائد للبيئة، من بين أشياء أخرى كثيرة. وتشير بعض التقديرات إلى أنه بحلول عام 2050 سوف تحتاج البشرية إلى زيادة في الغذاء على مستوى العالم بنسبة 56% مقارنة بعام 2010.
• يعتقد البعض أن مفتاح عملية التمثيل الضوئي البشرية المحتملة يكمن في البيولوجيا التركيبية، وهو المجال الذي يستخدم المعلومات الجينية من كائن حي إلى كائن حي آخر في محاولة لتحسين العمليات الفيزيائية والأداء.
• قد يستشهد مؤيدو حركة تطوير التمثيل الضوئي البشري بعدد من الحيوانات الصغيرة التي إما تقوم بعملية التمثيل الضوئي أو تكمل عملية مماثلة، بما في ذلك الرخويات البحرية ومن البازلاء.
• إليسا كلوروتيكا، وهو نوع من البزاقات البحرية، يأكل الطحالب ويدمج البلاستيدات الخضراء في جهازه الهضمي. إنها قادرة على الحفاظ على تلك البلاستيدات الخضراء لفترة طويلة من الزمن ويمكنها تسخيرها لعملية التمثيل الضوئي لأشعة الشمس. وقد لوحظ أن بعض هذه الرخويات تبقى بدون طعام لمدة تصل إلى 9 أشهر في المرة الواحدة.
• تشمل العقبات الرئيسية أمام مشروع التمثيل الضوئي البشري حقيقة أن البشر أكبر بكثير من الرخويات البحرية وغيرها من الحيوانات المعروفة بتكرار هذه العملية، وأن احتياجاتنا من الطاقة أكبر بكثير، وأن جلدنا غير شفاف، من بين أشياء أخرى كثيرة.
• ومع ذلك، يعتقد البعض أن أدوات التمثيل الضوئي مثل جهاز الكهروكيميائية الضوئية (PEC) يمكن استخدامها لتقليد عملية التمثيل الضوئي بقدرات محدودة، على سبيل المثال، لتكملة العناصر الغذائية العادية المستهلكة من خلال نظام غذائي غذائي، أو للمساعدة في تعافي الجروح.
• أخيرًا، يسعى العلماء إلى إمكانية التحكم في عملية التمثيل الضوئي بواسطة الإنسان كوسيلة لاستدامة الحياة على المريخ أو في مهمات فضائية أخرى في المستقبل.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://decrypt.co/resources/could-human-photosynthesis-be-possible