آیا فتوسنتز انسانی ممکن است؟ - رمزگشایی

فتوسنتز - فرآیندی که در آن گیاهان نور خورشید را به غذا تبدیل می کنند - ممکن است برای بسیاری از مردم یادآور کلاس علوم دبیرستان باشد و نه بیشتر. اما تعداد فزاینده‌ای از دانشمندان، کارآفرینان فناوری و متخصصان سلامت در حال بررسی این موضوع هستند که آیا ممکن است برای انسان‌ها به نحوی همانندسازی یا حداقل تقریبی روشی که گیاهان برای حفظ و رشد خود مواد مغذی را جمع‌آوری می‌کنند، ممکن باشد یا خیر.

افزایش علاقه به به اصطلاح "فتوسنتز انسانی" در چند سال اخیر اغلب بخشی از یک جنبش بزرگتر به نام فراانسانی تلقی می شود. فرا انسان‌گرایان معتقدند که انسان‌ها ممکن است بتوانند از فناوری برایهک زیستییعنی برای اصلاح و تقویت خود هم از نظر جسمی و هم از نظر شناختی، با استفاده از ابزارهایی که بتوانند از بدن انسان در حالت طبیعی و حتی عملکرد بهتری داشته باشند. زندگی دیگر و یا به به طور کامل از مرگ جلوگیری کنید.

فراانسانیست هایی که از ایده فتوسنتز انسانی حمایت می کنند به روشی که گیاهان مواد مغذی دریافت می کنند - با استفاده از انرژی نور خورشید برای اکسید کردن آب و تبدیل دی اکسید کربن به گلوکز - اشاره می کنند که از بسیاری جهات در مقایسه با روش انسانی دریافت مواد مغذی کارآمدتر است. انسان‌ها باید به دنبال شکار یا جست‌وجوی (یا بدتر از آن، صرف زمان و منابع برای کاشت، پرورش و پرورش) غذا باشند، سپس آن غذا را بپزند، بجوند و هضم کنند تا در نهایت منابع آن را جذب کنند. اگر انسان‌ها می‌توانستند راهی برای تکرار فرآیند فتوسنتز که گیاهان نشان می‌دهند، بیابند، فواید زیادی برای افراد و سیاره زمین وجود خواهد داشت.

در زیر، نگاه دقیق‌تری به شکل فتوسنتز انسانی، احتمال وجود این امکان در آینده و مزایای بالقوه‌ای که می‌تواند داشته باشد، می‌اندازیم.

فتوسنتز انسانی: زیست شناسی مصنوعی

برای برخی از معتقدان به امکان فتوسنتز انسانی، کلید دستیابی به این هدف در زمینه نوظهور زیست شناسی مصنوعی است. هدف زیست شناسان مصنوعی استفاده از مواد ژنتیکی از منابع مختلف برای تولید موجودات جدید یا قادر ساختن موجودات موجود برای انجام عملکردهای جدید است.

از یک طرف، به نظر می رسد این یک ایده عجیب و غریب در مورد انسان و فتوسنتز باشد، زیرا ممکن است به نوعی نیاز به ترکیب عناصر DNA انسان و گیاه داشته باشد. انسان ها و گیاهان اجداد ژنتیکی مشترکی دارند، اما برای یافتن آنها باید صدها میلیون سال به عقب نگاه کرد. از آن زمان، ما به روش های بی شماری از گیاهان فاصله گرفته ایم. شاید مهم‌تر از همه، گیاهان در طول دوره رشد خود نازک‌تر و شفاف‌تر شده‌اند، در حالی که انسان‌ها و بسیاری از حیوانات دیگر ضخیم‌تر و مات‌تر شده‌اند. دو مورد اخیر به دلایل متعددی برای فتوسنتز مفید نیستند، یکی از مهمترین آنها این است که حیوانات بزرگ اکنون به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند تا حتی وضعیت موجود را حفظ کنند.

اما، زیست شناسان مصنوعی ممکن است استدلال کنند، جنبه هایی از سلول های انسان و گیاه - و ژنتیک انسان و گیاه - وجود دارد که ممکن است بیش از آنچه انتظار دارید شبیه باشند، و می توانند ایده ادغام عناصر هر دو شکل زندگی را کمتر دور از ذهن کنند. از آن چیزی که به نظر می رسد.

یکی از شواهد کلیدی که از امکان فتوسنتز انسانی پشتیبانی می کند، این واقعیت است که در حال حاضر حیواناتی وجود دارند که فتوسنتز می کنند. به عنوان مثال، شته نخودی نوعی حشره است که از رنگدانه ها برای برداشت نور خورشید و انتقال آن به سلول ها برای تولید انرژی استفاده می کند. Elysia chlorotica نوعی حلزون دریایی است که چیزی شبیه فتوسنتز را به روشی متفاوت به دست می آورد: کلروپلاست ها، قسمت های سلولی گیاهان تولید کننده کلروفیل به منظور امکان فتوسنتز، با خوردن جلبک های خاص به دست می آورد. دانشمندان مشاهده کرده اند که این راب ها به مدت 9 ماه بدون غذا زنده می مانند و تنها با انرژی نور خورشید زندگی می کنند. کلنی‌های مرجانی از داینوفلاژل‌های فتوسنتزی برای برداشت انرژی از نور خورشید استفاده می‌کنند، در حالی که سمندرهای خالدار از جلبک‌ها برای مهار نیروی خورشیدی در رشد تخم‌هایشان استفاده می‌کنند. اما برخی از دانشمندان بر این باورند که راب های دریایی به طور خاص ممکن است مسیری را به سمت فتوسنتز انسان ارائه دهند.

Elysia chlorotica کلروپلاست جلبکی را بخورید و آنها را در دستگاه گوارش آنها نصب کنید و عناصر ژنتیکی خاصی را در طول مسیر مبادله کنید تا به راب ها کمک کند تا کلروپلاست ها را در طول زمان حفظ کنند. این مبادله به ظاهر جزئی DNA می تواند چیزی باشد که به راب ها کمک می کند تا بتوانند به مدت چندین ماه در یک زمان از نور خورشید انرژی به دست آورند.

به این ترتیب، اگر انسان‌ها بتوانند به نحوی کلروپلاست‌ها را در پوست خود جاسازی کنند و به طور مشابه از DNA جلبکی برای کمک به بازسازی و نگهداری آن کلروپلاست‌ها استفاده کنند، این امکان وجود دارد که ما بتوانیم عملکردی مشابه راب‌های دریایی، دریافت نور خورشید و استفاده از کلروپلاست های قرضی برای تبدیل آن به انرژی.

موانع فتوسنتز انسانی

البته، حشرات ریز و راب‌های دریایی در مقایسه با انسان‌ها جرم کمتری برای نگهداری دارند و به طور مشابه تنها بخش کوچکی از انرژی را که انسان انجام می‌دهد به منظور انجام عملکردهای اولیه بدن، از جمله موارد دیگر، استفاده می‌کنند.

مقدار سطح پوستی که برای فتوسنتز انرژی کافی برای جایگزینی حتی یک وعده غذایی معمولی لازم است، بسیار زیاد است. این به ساختارهای متفاوتی که گیاهان و انسان ها طی میلیون ها و میلیون ها سال تکامل یافته اند برمی گردد. گیاهان از برگ‌های پهن و نازک برای به حداکثر رساندن سطح و در عین حال به حداقل رساندن حجم کل استفاده می‌کنند که ترکیبی ایده‌آل برای فتوسنتز کارآمد است. از سوی دیگر، انسان ها ضخیم و گوشتی هستند. ما نسبت حجم به سطح بسیار بالاتری داریم، که حتی به‌طور بالقوه به دست آوردن انرژی کافی از فتوسنتز برای بقا بسیار سخت‌تر می‌شود (اگر این فرآیند واقعاً روزی ممکن شود).

فراتر از مسئله ساده مساحت سطح، در وهله اول، لجستیک رساندن نور خورشید به کلروپلاست ها وجود دارد. انسان ها باید تا حد زیادی بی حرکت و شفاف باشند تا بتوانند این کار را انجام دهند، و باید حداقل هزاران جلبک در هر سلول پوست وجود داشته باشد، حتی در کنار این ملاحظات دیگر.

مزایای احتمالی فتوسنتز انسانی

همه این نشانه‌ها حاکی از بعید است که انسان‌ها به‌زودی از فرآیندی شبیه به فتوسنتز زندگی کنند. با این حال، یک حد وسط بالقوه وجود دارد: اگر امکان استفاده از قدرت فتوسنتز برای کمک به تکمیل رژیم غذایی عادی انسان وجود داشته باشد، چه؟ حیواناتی که از فتوسنتز یا فرآیندهای مشابه استفاده می‌کنند، عموماً این کار را به این روش انجام می‌دهند، نه برای حفظ کامل خود تنها با استفاده از نور خورشید. در عوض، آنها از فتوسنتز برای تأمین مواد مغذی اضطراری یا پشتیبان در زمانی که منابع غذایی معمولی ممکن است در دسترس نباشند، استفاده می کنند.

فتوسنتز انسانی، اگر زمانی به آن دست یابیم، می تواند بیش از محافظت از ما در برابر گرسنگی انجام دهد. برای مثال، اگر بتوان از این فرآیند برای اهداف پزشکی استفاده کرد، می‌توان تصور کرد که انسان‌ها می‌توانند از فتوسنتز برای کمک به آسیب‌دیدگی یا بهبود زخم یا کمک به خودمان در دستیابی به یک افزایش کوچک انرژی برای اهداف ورزشی استفاده کنند.

در ژوئن 2023، مطالعه ای در مجله دانشگاهی طبیعت ارتباطات دریافتند که فتوسنتز انسان می تواند نقش مهمی در توانایی ما برای حفظ خود در حین زندگی در خارج از سیاره زمین بازی کند. با صحبت های بیشتر و بیشتر در مورد بازگشت انسان به ماه و حتی تلاش برای آوردن مردم به مریخ، مسئله پایداری و تغذیه طولانی مدت یک مانع بزرگ است. یک دستگاه فوتوالکتروشیمیایی (PEC) می تواند برای تکرار فتوسنتز در این سناریوها، تبدیل آب به اکسیژن و بازیافت مواد شیمیایی مانند دی اکسید کربن در این فرآیند استفاده شود. در حالی که در این مورد، انسان‌ها از طریق اجزای جلبکی در سلول‌های خود فتوسنتز نمی‌کنند، با این وجود از فرآیند گیاهی برای کمک به تأمین اجزای ضروری حیات خارج از جو زمین و اکوسیستم استفاده می‌کنیم.

هر چند برخی از این اهداف دور به نظر می رسند، انگیزه های فوق العاده ای برای تلاش برای امکان پذیر ساختن فتوسنتز انسانی وجود دارد. با کمک به کاهش نیاز به منابع غذایی سنتی حتی تا حدی، فتوسنتز ابزاری قدرتمند برای جلوگیری از گرسنگی برای جمعیتی خواهد بود که به سرعت در حال رشد هستند و تا سال 2050 می‌تواند در مقایسه با نیازهای سال 56 به 2010 درصد غذای بیشتر در سطح جهان نیاز داشته باشد. با کمک به مبارزه با گرسنگی جهانی، فتوسنتز می تواند ابزار قدرتمندی در نبرد با تغییرات آب و هوایی باشد و به انسان اجازه می دهد تا فضای گرانبهای سطح سیاره را برای رشد گیاهان نه برای غذا، بلکه با هدف کاهش علل زمینه ای تغییرات آب و هوایی متمرکز کند.

فتوسنتز انسان ممکن است هنوز دور باشد، اما پیشرفت های اخیر دلگرم کننده است. همین سال گذشته، شیمیدانان دانشگاه شیکاگو یک مکانیسم فتوسنتز مصنوعی جدید را توسعه دادند که برای مثال، 10 برابر کارآمدتر از ابزارهای قبلی بود.

برگه تقلب

• فتوسنتز انسانی، این باور که انسان ممکن است روزی بتواند از نور خورشید با تبدیل آن به انرژی مانند گیاهان بهره مند شود، به طور گسترده ای با جنبش بزرگتری به نام فرا انسانیت مرتبط است.
• فرا انسان گرایی معتقد است که انسان ها باید از پیشرفت های علم و فناوری برای ایجاد، استفاده و ادغام ابزارهایی در بدن خود برای کمک به عملکرد فیزیکی و ذهنی یا طول عمر استفاده کنند.
• فرآیند فتوسنتز برای گیاهان شامل استفاده از انرژی نور خورشید برای اکسید کردن آب و تبدیل دی اکسید کربن به گلوکز است.
• اگر روزی فتوسنتز انسان ممکن شود، می‌تواند نیاز به منابع غذایی سنتی مانند محصولات کشاورزی را تا حدی یا به میزان قابل توجهی کاهش دهد، به ریشه‌کن کردن گرسنگی جهانی کمک کند، و مزایایی برای محیط‌زیست در میان بسیاری از چیزهای دیگر داشته باشد. برخی برآوردها حاکی از آن است که تا سال 2050 بشریت در مقایسه با سال 56 به 2010 درصد غذای بیشتر در سطح جهان نیاز خواهد داشت.
• برخی معتقدند که کلید فتوسنتز بالقوه انسان در زیست شناسی مصنوعی نهفته است، زمینه ای که از اطلاعات ژنتیکی یک موجود زنده در موجود زنده دیگر در تلاش برای بهبود فرآیندهای فیزیکی و عملکرد استفاده می کند.
• حامیان جنبش توسعه فتوسنتز انسانی ممکن است تعدادی از حیوانات کوچک را ذکر کنند که یا فتوسنتز می کنند یا فرآیند مشابهی را تکمیل می کنند، از جمله راب های دریایی و شته های نخود.
• Elysia chloroticaکه نوعی حلزون دریایی است، جلبک ها را می خورد و کلروپلاست های درون خود را در دستگاه گوارش خود ادغام می کند. می تواند کلروپلاست ها را برای مدت طولانی حفظ کند و می تواند آنها را برای فتوسنتز نور خورشید مهار کند. مشاهده شده است که برخی از این راب ها تا 9 ماه بدون غذا در یک زمان باقی می مانند.
• موانع اصلی پروژه فتوسنتز انسان شامل این واقعیت است که انسان به طور قابل توجهی بزرگتر از راب های دریایی و سایر حیوانات شناخته شده برای تکرار این فرآیند است، نیازهای انرژی ما به مراتب بیشتر است، و پوست مات و غیر شفافی داریم.
• با این حال، برخی بر این باورند که ابزارهای فتوسنتزی مانند دستگاه فوتوالکتروشیمیایی (PEC) می‌توانند برای تقلید فتوسنتز در ظرفیت‌های محدود مورد استفاده قرار گیرند - مثلاً برای تکمیل مواد مغذی معمولی که از طریق رژیم غذایی مصرف می‌شوند، یا برای کمک به بهبود زخم.
• در نهایت، دانشمندان امکان فتوسنتز تحت کنترل انسان را به عنوان راهی برای حفظ حیات در مریخ یا سایر ماموریت‌های فضایی در آینده دنبال می‌کنند.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://decrypt.co/resources/could-human-photosynthesis-be-possible