La fotosintesi umana potrebbe essere possibile? – Decifrare

La fotosintesi, il processo mediante il quale le piante trasformano la luce solare in cibo, potrebbe essere per molte persone un ricordo delle lezioni di scienze delle scuole superiori e niente di più. Ma un numero crescente di scienziati, imprenditori tecnologici e guru della salute stanno valutando se sia possibile per gli esseri umani replicare in qualche modo, o almeno avvicinarsi, al modo in cui le piante raccolgono i nutrienti per sostenersi e crescere.

Il crescente interesse per la cosiddetta “fotosintesi umana” negli ultimi anni è spesso considerato parte di un movimento più ampio noto come transumanesimo. I transumanisti credono che gli esseri umani possano essere in grado di utilizzare la tecnologia per “biohacking”, ovvero modificare e potenziare se stessi sia a livello fisico che cognitivo, utilizzando strumenti in grado di surclassare il corpo umano nel suo stato naturale e addirittura di vivono più a lungo oppure prevenire del tutto la morte.

I transumanisti che sostengono l’idea della fotosintesi umana sottolineano il modo in cui le piante ricevono i nutrienti – utilizzando l’energia della luce solare per ossidare l’acqua e trasformare l’anidride carbonica in glucosio – come molto più efficiente sotto molti aspetti rispetto al metodo umano di ricevere i nutrienti. Gli esseri umani devono cacciare o cercare (o, peggio, spendere tempo e risorse per piantare, coltivare e coltivare) cibo, quindi cucinarlo, masticarlo e digerirlo per poterne infine assimilare le risorse. Se gli esseri umani riuscissero in qualche modo a trovare un modo per replicare il processo di fotosintesi delle piante, si pensa, ci sarebbero numerosi benefici per gli individui e per il pianeta.

Di seguito, diamo uno sguardo più da vicino a come potrebbe apparire la fotosintesi umana, alla probabilità che questa sia una possibilità nel nostro futuro e ai potenziali benefici che potrebbe fornire.

Fotosintesi umana: biologia sintetica

Per alcuni credenti nella possibilità della fotosintesi umana, la chiave per raggiungere questo obiettivo è nel campo emergente della biologia sintetica. I biologi sintetici mirano a utilizzare materiale genetico proveniente da diverse fonti per produrre nuovi organismi o per consentire agli organismi esistenti di svolgere nuove funzioni.

Da un lato, questa sembra essere un’idea stravagante nel caso degli esseri umani e della fotosintesi, poiché potrebbe richiedere in qualche modo la combinazione di elementi del DNA umano e vegetale. Gli esseri umani e le piante condividono antenati genetici comuni, ma per trovarli bisogna guardare indietro di centinaia di milioni di anni. Da allora ci siamo allontanati dalle piante in innumerevoli modi. Forse la cosa più significativa è che le piante sono generalmente diventate più sottili e più trasparenti nel corso del loro sviluppo, mentre gli esseri umani e la maggior parte degli altri animali sono diventati più spessi e più opachi. Gli ultimi due di questi tratti non favoriscono la fotosintesi per una serie di ragioni, non ultimo il fatto che i grandi animali ora richiedono un’enorme quantità di energia anche solo per mantenere lo status quo.

Ma, potrebbero sostenere i biologi sintetici, ci sono aspetti delle cellule umane e vegetali – e della genetica umana e vegetale – che potrebbero essere più simili di quanto ci si aspetterebbe, e che potrebbero rendere meno inverosimile l’idea di integrare elementi di entrambe le forme di vita. di quanto sembrerebbe.

Una prova fondamentale a sostegno della possibilità della fotosintesi umana è il fatto che esistono già alcuni animali che effettuano la fotosintesi. Ad esempio, l'afide del pisello è un tipo di insetto che utilizza i pigmenti per raccogliere la luce solare e trasferirla alle cellule per produrre energia. Elysia clorotica è un tipo di lumaca di mare che realizza qualcosa di simile alla fotosintesi in un modo diverso: acquisisce i cloroplasti, le parti cellulari delle piante che producono clorofilla per rendere possibile la fotosintesi, mangiando particolari alghe. Gli scienziati hanno osservato queste lumache sopravvivere senza cibo per nove mesi, nutrendosi solo dell'energia proveniente dalla luce solare. Le colonie di coralli utilizzano dinoflagellati fotosintetici per raccogliere energia dalla luce solare, mentre le salamandre maculate utilizzano le alghe per sfruttare l'energia solare nello sviluppo delle loro uova. Ma alcuni scienziati ritengono che le lumache di mare in particolare possano offrire un percorso verso la fotosintesi umana.

Elysia clorotica mangiano cloroplasti algali e li installano nei loro tratti digestivi, scambiando alcuni elementi genetici lungo il percorso per aiutare le lumache a mantenere i cloroplasti nel tempo. Questo scambio apparentemente minore di DNA potrebbe essere ciò che aiuta le lumache a continuare a guadagnare energia dalla luce solare per molti mesi consecutivi.

In questo modo, se gli esseri umani potessero in qualche modo incorporare i cloroplasti nella propria pelle, e allo stesso modo utilizzare il DNA delle alghe per aiutare a ricostruire e mantenere quei cloroplasti, è possibile che potremmo iniziare a svolgere una funzione simile a quella delle lumache di mare, prendendo la luce solare e utilizzando cloroplasti presi in prestito per convertirli in energia.

Barriere alla fotosintesi umana

Naturalmente, i minuscoli insetti e le lumache di mare hanno una massa significativamente inferiore da mantenere rispetto agli esseri umani e, allo stesso modo, utilizzano solo una piccola frazione dell’energia utilizzata da un essere umano per svolgere le funzioni corporee di base, tra le altre cose.

La quantità di superficie cutanea necessaria per fotosintetizzare energia sufficiente a sostituire anche un pasto regolare sarebbe immensa. Ciò rimanda alle diverse strutture che le piante e gli esseri umani hanno evoluto nel corso di milioni e milioni di anni. Le piante utilizzano foglie larghe e sottili per massimizzare la superficie riducendo al minimo il volume totale, una combinazione ideale per una fotosintesi efficiente. Gli esseri umani, d'altra parte, sono grossi e carnosi. Abbiamo rapporti volume-superficie molto più elevati, il che rende molto più difficile anche potenzialmente ottenere abbastanza energia dalla fotosintesi per sopravvivere (se questo processo fosse effettivamente possibile un giorno).

Al di là della semplice questione della superficie, c’è in primo luogo la logistica necessaria per far arrivare la luce solare ai cloroplasti. Affinché ciò funzioni, gli esseri umani dovrebbero essere in gran parte immobili e trasparenti, e ci dovrebbero essere almeno migliaia di alghe per cellula della pelle anche in aggiunta a queste altre considerazioni.

Possibili benefici della fotosintesi umana

Tutti questi segnali indicano l’improbabilità che gli esseri umani riusciranno a sopravvivere completamente grazie a un processo simile alla fotosintesi in tempi brevi, se non mai. Tuttavia, esiste una potenziale via di mezzo: e se fosse possibile sfruttare i poteri della fotosintesi per integrare la normale dieta umana? Gli animali che utilizzano la fotosintesi o processi simili generalmente lo fanno in questo modo, non per sostenersi completamente utilizzando solo la luce solare. Invece, utilizzano la fotosintesi per fornire nutrienti di emergenza o di riserva in un momento in cui le fonti alimentari regolari potrebbero non essere disponibili.

La fotosintesi umana, se mai la realizzeremo, potrebbe fare molto di più che proteggerci dalla fame. Se questo processo potesse essere sfruttato per scopi medici, ad esempio, è concepibile che gli esseri umani potrebbero usare la fotosintesi per aiutare a guarire infortuni o ferite, o per aiutare noi stessi a ottenere una piccola spinta di energia per scopi atletici, ad esempio.

Nel giugno del 2023, uno studio sulla rivista accademica Nature Communications hanno scoperto che la fotosintesi umana potrebbe svolgere un ruolo significativo nella nostra capacità di sostenerci mentre viviamo fuori dal pianeta Terra. Con il crescente dibattito sul ritorno degli esseri umani sulla Luna e persino sul tentativo di portare le persone su Marte, la questione della sostenibilità e della nutrizione a lungo termine rappresenta un grosso ostacolo. Un dispositivo fotoelettrochimico (PEC) potrebbe essere utilizzato per replicare la fotosintesi in questi scenari, trasformando l’acqua in ossigeno e riciclando sostanze chimiche come l’anidride carbonica nel processo. Anche se in questo caso gli esseri umani non fotosintetizzerebbero attraverso componenti algali nelle proprie cellule, trarrebbero comunque vantaggio dal processo vegetale per contribuire a fornire componenti essenziali della vita al di fuori dell’atmosfera e dell’ecosistema terrestre.

Per quanto distanti possano sembrare alcuni di questi obiettivi, ci sono enormi incentivi per cercare di rendere possibile la fotosintesi umana. Contribuendo ad alleviare, anche parzialmente, la necessità di fonti alimentari tradizionali, la fotosintesi sarebbe un potente strumento per scongiurare la fame per una popolazione in rapida crescita che, entro il 2050, potrebbe richiedere fino al 56% in più di cibo a livello globale rispetto ai bisogni del 2010. Aiutando a combattere la fame nel mondo, la fotosintesi potrebbe essere un potente strumento nella battaglia contro il cambiamento climatico, consentendo agli esseri umani di dedicare il prezioso spazio della superficie del pianeta alla coltivazione di piante non per scopi alimentari ma con l’obiettivo di alleviare le cause alla base del cambiamento climatico.

La fotosintesi umana potrebbe essere ancora lontana, ma i recenti sviluppi sono incoraggianti. Proprio l’anno scorso, i chimici dell’Università di Chicago hanno sviluppato, ad esempio, un nuovo meccanismo di fotosintesi artificiale 10 volte più efficiente rispetto agli strumenti esistenti.

Cheat Sheet

• La fotosintesi umana, la convinzione che un giorno gli esseri umani potrebbero essere in grado di beneficiare della luce solare trasformandola in energia allo stesso modo delle piante, è ampiamente collegata a un movimento più ampio noto come transumanesimo.
• Il transumanesimo sostiene che gli esseri umani dovrebbero sfruttare gli sviluppi della scienza e della tecnologia per creare, utilizzare e integrare nei propri corpi strumenti per favorire le prestazioni fisiche e mentali o la longevità.
• Il processo di fotosintesi per le piante prevede l'utilizzo dell'energia solare per ossidare l'acqua e trasformare l'anidride carbonica in glucosio.
• Se un giorno la fotosintesi umana fosse possibile, potrebbe ridurre parzialmente o significativamente la necessità di fonti alimentari tradizionali come le colture, aiutare a sradicare la fame globale e apportare benefici all’ambiente, tra molte altre cose. Alcune stime suggeriscono che entro il 2050 l’umanità avrà bisogno del 56% in più di cibo a livello globale rispetto al 2010.
• Alcuni credono che la chiave della potenziale fotosintesi umana risieda nella biologia sintetica, un campo che utilizza le informazioni genetiche di un organismo vivente in un altro nel tentativo di migliorare i processi fisici e le prestazioni.
• I sostenitori del movimento per lo sviluppo della fotosintesi umana possono citare un certo numero di piccoli animali che fotosintetizzano o completano un processo simile, comprese le lumache di mare e gli afidi dei piselli.
• Elysia clorotica, un tipo di lumaca di mare, mangia le alghe e integra i cloroplasti all'interno del proprio sistema digestivo. È in grado di sostenere questi cloroplasti per un lungo periodo di tempo e può sfruttarli per fotosintetizzare la luce solare. È stato osservato che alcune di queste lumache restano senza cibo fino a 9 mesi consecutivi.
• I principali ostacoli al progetto di fotosintesi umana includono il fatto che gli esseri umani sono significativamente più grandi delle lumache di mare e di altri animali noti per replicare questo processo, che il nostro fabbisogno energetico è molto maggiore e che abbiamo la pelle opaca, tra molti altri.
• Tuttavia, alcuni credono che strumenti fotosintetici come un dispositivo fotoelettrochimico (PEC) potrebbero essere utilizzati per imitare la fotosintesi con capacità limitate, ad esempio per integrare i nutrienti regolari consumati attraverso una dieta alimentare o per aiutare nel recupero delle ferite.
• Infine, gli scienziati stanno perseguendo la possibilità di una fotosintesi controllata dall’uomo come un modo per sostenere potenzialmente la vita su Marte o in altre missioni spaziali nel futuro.

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• Fonte: https://decrypt.co/resources/could-human-photosynthesis-be-possible