식물이 햇빛을 음식으로 바꾸는 과정인 광합성은 많은 사람들에게 고등학교 과학 시간을 상기시켜 주는 것일 뿐 그 이상은 아닐 것입니다. 그러나 점점 더 많은 수의 과학자, 기술 기업가, 건강 전문가가 식물이 스스로 유지하고 성장하기 위해 영양분을 수집하는 방식을 인간이 어떻게든 복제하거나 적어도 대략적으로 재현하는 것이 가능한지 여부를 고려하고 있습니다.
지난 몇 년 동안 소위 “인간 광합성”에 대한 관심이 높아진 것은 종종 트랜스휴머니즘(transhumanism)으로 알려진 더 큰 운동의 일부로 간주됩니다. 트랜스휴머니즘은 인간이 기술을 사용하여 “바이오 핵즉, 자연 상태에서 인간의 신체를 능가할 수 있는 도구를 사용하여 육체적으로나 인지적으로 자신을 수정하고 향상시키는 것입니다. 오래 살기 나에 죽음을 완전히 예방하다.
인간의 광합성 개념을 지지하는 트랜스휴머니스트들은 식물이 영양분을 받는 방식, 즉 햇빛의 에너지를 사용하여 물을 산화시키고 이산화탄소를 포도당으로 바꾸는 방식이 인간이 영양분을 섭취하는 방법에 비해 여러 면에서 훨씬 더 효율적이라고 지적합니다. 인간은 음식을 사냥하거나 탐색해야 하며(더 나쁘게는 심고, 기르고, 재배하는 데 시간과 자원을 소비해야 함), 최종적으로 자원을 흡수하기 위해 해당 음식을 요리하고, 씹고, 소화해야 합니다. 인간이 어떻게든 식물이 나타내는 광합성 과정을 복제할 수 있는 방법을 찾을 수 있다면 개인과 지구에 많은 이점이 있을 것이라고 생각합니다.
아래에서 우리는 인간의 광합성이 어떤 모습일지, 이것이 미래에 가능할 가능성, 그리고 그것이 제공할 수 있는 잠재적 이점에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
인간 광합성: 합성생물학
인간 광합성의 가능성을 믿는 일부 신자들에게 이 목표를 달성하는 열쇠는 새롭게 떠오르는 합성 생물학 분야에 있습니다. 합성 생물학자는 다양한 출처의 유전 물질을 활용하여 새로운 유기체를 생산하거나 기존 유기체가 새로운 기능을 수행할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다.
한편으로 이것은 인간과 광합성의 경우에는 인간과 식물 DNA의 요소를 결합해야 할 수도 있기 때문에 이상한 생각인 것 같습니다. 인간과 식물은 공통의 유전적 조상을 공유하지만, 그것을 찾으려면 수억 년을 되돌아보아야 합니다. 그 이후로 우리는 셀 수 없이 많은 방식으로 식물과 갈라져 나갔습니다. 아마도 가장 중요한 점은 식물이 발달하는 과정에서 일반적으로 더 얇아지고 더 투명해졌던 반면, 인간과 대부분의 다른 동물은 더 두꺼워지고 더 불투명해졌다는 것입니다. 이러한 특성 중 후자 두 가지는 여러 가지 이유로 광합성에 도움이 되지 않습니다. 그 중 가장 중요한 것은 이제 대형 동물이 현상 유지를 유지하기 위해서도 엄청난 양의 에너지가 필요하다는 것입니다.
그러나 합성 생물학자들은 인간과 식물 세포, 그리고 인간과 식물 유전학에는 예상보다 더 유사할 수 있는 측면이 있으며, 이로 인해 두 생명체의 요소를 통합하는 아이디어를 덜 어렵게 만들 수 있다고 주장할 수 있습니다. 보이는 것보다.
인간의 광합성 가능성을 뒷받침하는 핵심 증거는 이미 광합성을 하는 동물이 있다는 사실입니다. 예를 들어, 완두콩 진딧물은 색소를 사용하여 햇빛을 수확하고 이를 세포로 전달하여 에너지를 생산하는 곤충의 일종입니다. 엘리시아 클로로티카 다른 방식으로 광합성과 같은 것을 달성하는 바다 민달팽이의 일종입니다. 특정 조류를 먹음으로써 광합성을 가능하게 하기 위해 엽록소를 생산하는 식물의 세포 부분인 엽록체를 얻습니다. 과학자들은 이 민달팽이가 9개월 동안 음식 없이 생존하고 햇빛의 에너지로만 생존하는 것을 관찰했습니다. 산호 군집은 광합성 와편모충을 사용하여 햇빛으로부터 에너지를 수확하는 반면, 점박이 도롱뇽은 알 내에서 성장하는 데 태양 에너지를 활용하기 위해 조류를 사용합니다. 그러나 일부 과학자들은 특히 바다 민달팽이가 인간의 광합성을 향한 길을 제공할 수 있다고 믿고 있습니다.
당신은 알고 계십니까?
과학자들은 화성에서 생명체를 잠재적으로 유지할 수 있는 방법으로 인간이 통제하는 광합성의 가능성을 추구하고 있습니다.
엘리시아 클로로티카 조류 엽록체를 먹고 소화관 내에 설치하여 시간이 지남에 따라 민달팽이가 엽록체를 유지하도록 돕는 과정에서 특정 유전 요소를 교환합니다. 이 겉보기에 사소해 보이는 DNA 교환은 민달팽이가 한 번에 여러 달에 걸쳐 계속해서 햇빛으로부터 에너지를 얻을 수 있도록 돕는 것일 수 있습니다.
따라서 인간이 어떻게든 자신의 피부에 엽록체를 내장하고 유사하게 조류 DNA를 사용하여 엽록체를 재건하고 유지하는 데 도움을 줄 수 있다면 우리도 바다 민달팽이와 유사한 기능을 수행하기 시작할 수 있습니다. 빌린 엽록체를 사용하여 에너지로 변환합니다.
인간 광합성의 장벽
물론, 작은 곤충과 바다 민달팽이는 인간에 비해 유지해야 할 질량이 훨씬 적으며, 무엇보다도 기본적인 신체 기능을 수행하기 위해 인간이 사용하는 에너지의 극히 일부만을 사용합니다.
단 한 번의 정규 식사를 대체할 만큼 충분한 에너지를 광합성하기 위해 필요한 피부 표면적의 양은 엄청납니다. 이는 식물과 인간이 수백만 년에 걸쳐 진화해 온 다양한 구조를 지적합니다. 식물은 넓고 얇은 잎을 사용하여 표면적을 최대화하는 동시에 전체 부피를 최소화합니다. 이는 효율적인 광합성을 위한 이상적인 조합입니다. 반면에 인간은 두껍고 살이 많습니다. 우리는 부피 대 표면적 비율이 훨씬 더 높기 때문에 광합성을 통해 생존에 필요한 충분한 에너지를 잠재적으로 얻는 것조차 훨씬 더 어렵습니다(언젠가 그 과정이 실제로 가능하다면).
단순한 표면적 문제 외에도 우선 엽록체에 햇빛을 공급하는 물류가 있습니다. 이것이 작동하려면 인간은 거의 움직이지 않고 투명해야 하며, 다른 고려 사항 외에도 피부 세포당 최소한 수천 개의 조류가 있어야 합니다.
인간 광합성의 가능한 이점
이러한 모든 징후는 인간이 조만간 광합성과 유사한 과정을 통해 완전히 생존할 가능성이 거의 없음을 나타냅니다. 그러나 잠재적인 중간 지점이 있습니다. 광합성의 힘을 활용하여 정상적인 인간 식단을 보충하는 것이 가능하다면 어떨까요? 광합성이나 이와 유사한 과정을 이용하는 동물은 일반적으로 햇빛만을 사용하여 스스로를 완전히 유지하기 위한 것이 아니라 이러한 방식으로 그렇게 합니다. 대신, 일반 식량 공급원을 사용할 수 없을 때 광합성을 활용하여 비상 또는 예비 영양분을 제공합니다.
인간의 광합성은 우리가 그것을 달성한다면 기아로부터 우리를 보호하는 것 이상의 일을 할 수 있습니다. 예를 들어, 이 과정이 의료 목적으로 활용될 수 있다면 인간은 광합성을 사용하여 부상이나 상처 회복을 돕거나 운동 목적으로 작은 에너지 증가를 달성하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
2023년 XNUMX월 학술지에 게재된 연구 자연 통신 인간의 광합성이 지구에서 살아가는 동안 우리 자신을 유지하는 능력에 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 발견했습니다. 인간을 달에 보내고 심지어 화성에 데려가려는 시도에 대한 이야기가 점점 더 많아지면서 장기적인 지속 가능성과 영양에 대한 문제가 큰 장애물이 되었습니다. 광전기화학(PEC) 장치를 사용하여 이러한 시나리오에서 광합성을 복제하여 물을 산소로 바꾸고 그 과정에서 이산화탄소와 같은 화학 물질을 재활용할 수 있습니다. 이 경우 인간은 자신의 세포에 있는 조류 성분을 통해 광합성을 하지 않지만 그럼에도 불구하고 우리는 식물 과정을 활용하여 지구 대기와 생태계 외부의 생명에 필수적인 구성 요소를 제공하는 데 도움을 줄 것입니다.
이러한 목표 중 일부는 먼 것처럼 보일 수 있지만 인간의 광합성을 가능하게 만들려는 노력에는 엄청난 인센티브가 있습니다. 광합성은 전통적인 식량원에 대한 필요성을 부분적으로나마 완화함으로써 급속히 증가하는 인구의 기아를 막는 강력한 도구가 될 것이며, 2050년에는 56년의 수요에 비해 전 세계적으로 2010% 더 많은 식량이 필요할 수 있습니다. 게다가 전 세계 기아 퇴치를 돕는 광합성은 기후 변화와의 싸움에서 강력한 도구가 될 수 있습니다. 이를 통해 인간은 귀중한 행성 표면 공간을 식량이 아닌 기후 변화의 근본 원인을 완화하려는 목표로 식물 재배에 집중할 수 있습니다.
인간의 광합성은 아직 멀었지만 최근의 발전은 고무적입니다. 예를 들어 작년에 시카고 대학의 화학자들은 기존 도구보다 10배 더 효율적인 새로운 인공 광합성 메커니즘을 개발했습니다.
컨닝 페이퍼
- 인간이 언젠가 식물과 마찬가지로 햇빛을 에너지로 전환하여 햇빛으로부터 이익을 얻을 수 있다는 믿음인 인간의 광합성은 트랜스휴머니즘(transhumanism)으로 알려진 더 큰 운동과 광범위하게 연결되어 있습니다.
- 트랜스휴머니즘은 인간이 육체적, 정신적 수행이나 장수를 돕기 위해 과학과 기술의 발전을 활용하여 자신의 몸에 도구를 만들고, 사용하고, 통합해야 한다고 주장합니다.
- 식물의 광합성 과정에는 햇빛의 에너지를 활용하여 물을 산화시키고 이산화탄소를 포도당으로 바꾸는 과정이 포함됩니다.
- 언젠가 인간의 광합성이 가능해지면 작물과 같은 전통적인 식량원의 필요성을 부분적으로 또는 크게 줄이고, 전 세계 기아를 근절하는 데 도움이 되며, 무엇보다도 환경에 이익을 줄 수 있습니다. 일부 추정에 따르면 2050년까지 인류는 56년에 비해 전 세계적으로 2010% 더 많은 식량을 필요로 할 것이라고 합니다.
- 어떤 사람들은 잠재적인 인간 광합성의 열쇠가 합성 생물학에 있다고 믿습니다. 합성 생물학은 물리적 과정과 성능을 향상시키기 위해 살아있는 유기체의 유전 정보를 다른 유기체에서 활용하는 분야입니다.
- 인간의 광합성 개발 운동을 지지하는 사람들은 바다 민달팽이와 완두콩 진딧물을 포함하여 광합성을 하거나 유사한 과정을 완료하는 수많은 작은 동물을 인용할 수 있습니다.
- 엘리시아 클로로티카바다 민달팽이의 일종인 는 조류를 먹고 엽록체를 자체 소화 시스템에 통합합니다. 엽록체를 장기간 유지할 수 있고 이를 활용하여 햇빛을 광합성할 수 있습니다. 이 민달팽이 중 일부는 한 번에 최대 9개월 동안 음식 없이 지내는 것으로 관찰되었습니다.
- 인간 광합성 프로젝트의 주요 장애물은 인간이 이 과정을 복제하는 것으로 알려진 바다 민달팽이 및 다른 동물보다 훨씬 크다는 사실, 에너지 요구량이 훨씬 더 크다는 사실, 그리고 무엇보다도 우리의 피부가 불투명하다는 사실을 포함합니다.
- 그럼에도 불구하고 일부 사람들은 광전기화학(PEC) 장치와 같은 광합성 도구를 사용하여 제한된 용량으로 광합성을 모방할 수 있다고 믿습니다. 예를 들어 음식을 통해 섭취되는 일반 영양소를 보충하거나 상처 회복을 돕는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 마지막으로, 과학자들은 화성이나 미래의 다른 우주 임무에서 생명을 잠재적으로 유지할 수 있는 방법으로 인간이 제어하는 광합성의 가능성을 추구하고 있습니다.
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