Чи можливий фотосинтез людини?

Перевидано Платоном

читають: 0

Чи можливий фотосинтез людини? - Розшифруйте PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальний пошук. Ai.

Фотосинтез — процес, за допомогою якого рослини перетворюють сонячне світло на їжу — може бути для багатьох людей нагадуванням про урок природознавства в середній школі і не більше того. Але все більше вчених, технічних підприємців і гуру охорони здоров’я розмірковують над тим, чи можливо людям якимось чином відтворити або принаймні наблизити спосіб, яким рослини збирають поживні речовини для підтримки життя та росту.

Підвищений інтерес до так званого «фотосинтезу людини» за останні кілька років часто вважають частиною більшого руху, відомого як трансгуманізм. Трансгуманісти вірять, що люди можуть використовувати технології, щоб «біохак”, тобто модифікувати та вдосконалювати себе як фізично, так і когнітивно, використовуючи інструменти, щоб мати можливість перевершити людське тіло в його природному стані та навіть живуть довше або повністю запобігти смерті.

Трансгуманісти, які підтримують ідею людського фотосинтезу, вказують на те, що спосіб, яким рослини отримують поживні речовини — за допомогою енергії сонячного світла для окислення води та перетворення вуглекислого газу на глюкозу — набагато ефективніший у багатьох відношеннях порівняно з людським способом отримання поживних речовин. Люди повинні полювати або шукати (або, що ще гірше, витрачати час і ресурси на посадку, вирощування та вирощування) їжі, потім варити, жувати та перетравлювати цю їжу, щоб нарешті засвоїти її ресурси. Вважається, що якби люди якимось чином змогли відтворити процес фотосинтезу, який демонструють рослини, то було б багато переваг для людей і для планети.

Нижче ми докладніше розглянемо, як може виглядати фотосинтез людини, ймовірність того, що це можливо в нашому майбутньому, і потенційні переваги, які він може надати.

Фотосинтез людини: Синтетична біологія

Для деяких тих, хто вірить у можливість людського фотосинтезу, ключ до досягнення цієї мети знаходиться в новій галузі синтетичної біології. Синтетичні біологи прагнуть використовувати генетичний матеріал з різних джерел для створення нових організмів або надання можливості існуючим організмам виконувати нові функції.

З одного боку, це здається дивовижною ідеєю у випадку людей і фотосинтезу, оскільки для цього може знадобитися якось поєднати елементи ДНК людини та рослини. Люди та рослини мають спільних генетичних предків, але щоб знайти їх, потрібно озирнутися назад на сотні мільйонів років. З того часу ми відійшли від рослин незліченною кількістю способів. Можливо, найважливіше те, що рослини загалом стали тоншими та прозорішими протягом свого розвитку, тоді як люди та більшість інших тварин стали товщі та непрозоріші. Останні дві з цих ознак не сприяють фотосинтезу з ряду причин, не останньою з яких є те, що великим тваринам зараз потрібна величезна кількість енергії, щоб навіть просто підтримувати статус-кво.

Але синтетичні біологи можуть заперечити, що існують аспекти людських і рослинних клітин, а також генетики людини і рослин, які можуть бути більш схожими, ніж ви очікували, і які можуть зробити ідею інтеграції елементів обох форм життя менш надуманою. ніж здавалося б.

Ключовим доказом можливості фотосинтезу людини є той факт, що вже є деякі тварини, які фотосинтезують. Наприклад, горохова попелиця — це вид комах, які використовують пігменти для збирання сонячного світла та передачі його клітинам для виробництва енергії. Елізія хлоротична це тип морського слимака, який досягає чогось схожого на фотосинтез іншим способом: він отримує хлоропласти, клітинні частини рослин, які виробляють хлорофіл, щоб зробити фотосинтез можливим, поїдаючи певні водорості. Вчені спостерігали, як ці слимаки виживали без їжі протягом дев’яти місяців, харчуючись лише енергією сонячного світла. Колонії коралів використовують фотосинтетичні динофлагелляти для збору енергії сонячного світла, тоді як плямисті саламандри використовують водорості для використання сонячної енергії для розвитку в своїх яйцях. Але деякі вчені вважають, що саме морські слимаки можуть запропонувати шлях до фотосинтезу людини.

Чи знаєте ви?

Вчені досліджують можливість контрольованого людиною фотосинтезу як потенційного способу підтримки життя на Марсі.

Елізія хлоротична їдять хлоропласти водоростей і встановлюють їх у свій травний тракт, обмінюючись певними генетичними елементами по дорозі, щоб допомогти слимакам зберегти хлоропласти з часом. Ця, здавалося б, незначна заміна ДНК може бути тим, що допомагає слимакам продовжувати отримувати енергію від сонячного світла протягом багатьох місяців.

Таким чином, якби люди могли якимось чином вбудувати хлоропласти у власну шкіру та подібним чином використовувати ДНК водоростей, щоб допомогти відновити та підтримувати ці хлоропласти, можливо, ми могли б почати виконувати подібну функцію, як морські слимаки, приймаючи сонячне світло та використання запозичених хлоропластів для перетворення його в енергію.

Перешкоди фотосинтезу людини

Звичайно, крихітні комахи та морські слимаки мають значно меншу масу, ніж люди, і використовують лише невелику частину енергії, яку витрачає людина, серед іншого, для виконання основних функцій організму.

Площа поверхні шкіри, яка знадобилася б для фотосинтезу достатньо енергії, щоб замінити навіть один регулярний прийом їжі, була б величезною. Це вказує на різні структури, які рослини та люди розвивали протягом мільйонів і мільйонів років. Рослини використовують широке тонке листя, щоб максимізувати площу поверхні при мінімізації загального об’єму, що є ідеальною комбінацією для ефективного фотосинтезу. Люди, навпаки, товсті й м’ясисті. Ми маємо набагато вищі співвідношення об’єму до площі поверхні, тому набагато важче навіть потенційно отримати достатньо енергії від фотосинтезу, щоб вижити (якщо цей процес дійсно стане можливим колись).

Окрім простого питання про площу поверхні, є передусім логістика потрапляння сонячного світла до хлоропластів. Для того, щоб це спрацювало, люди повинні бути в основному нерухомими та прозорими, і на клітину шкіри мають бути принаймні тисячі водоростей, навіть на додаток до цих інших міркувань.

Можливі переваги фотосинтезу людини

Усі ці ознаки вказують на малоймовірність того, що люди найближчим часом повністю витримають процес, схожий на фотосинтез, якщо взагалі колись. Однак існує потенційна золота середина: а що, якщо можливо використовувати можливості фотосинтезу, щоб допомогти доповнити нормальний раціон людини? Тварини, які використовують фотосинтез або подібні процеси, зазвичай роблять це таким чином, а не для того, щоб повністю підтримувати себе, використовуючи лише сонячне світло. Натомість вони використовують фотосинтез для забезпечення екстрених або резервних поживних речовин у той час, коли звичайні джерела їжі можуть бути недоступні.

Людський фотосинтез, якщо ми колись його досягнемо, може зробити більше, ніж просто захистити нас від голоду. Якби цей процес можна було використати, наприклад, для медичних цілей, можна було б уявити, що люди могли б використовувати фотосинтез, щоб допомогти при травмах або відновленні ран, або щоб допомогти собі в досягненні невеликого приросту енергії для спортивних цілей, скажімо.

У червні 2023 року дослідження в академічному журналі Природа зв'язку виявили, що фотосинтез людини може відігравати значну роль у нашій здатності підтримувати себе, живучи за межами планети Земля. Оскільки все більше і більше розмов про повернення людей на Місяць і навіть спроби доставити людей на Марс, питання довгострокової стійкості та харчування є серйозною перешкодою. Фотоелектрохімічний (PEC) пристрій може бути використаний для повторення фотосинтезу в цих сценаріях, перетворюючи воду на кисень і переробляючи хімічні речовини, такі як вуглекислий газ, у процесі. Хоча в цьому випадку люди не будуть фотосинтезувати за допомогою компонентів водоростей у власних клітинах, ми, тим не менш, скористаємося рослинним процесом, щоб допомогти забезпечити необхідні компоненти життя поза атмосферою та екосистемою Землі.

Якими б далекими не здавалися деякі з цих цілей, існують величезні стимули спробувати зробити фотосинтез людини можливим. Допомагаючи навіть частково зменшити потребу в традиційних джерелах їжі, фотосинтез стане потужним інструментом для запобігання голоду для швидко зростаючого населення, якому до 2050 року може знадобитися на 56% більше їжі в усьому світі порівняно з потребами в 2010 році. Крім того, допомагаючи боротися з глобальним голодом, фотосинтез може стати потужним інструментом у боротьбі зі зміною клімату, дозволяючи людям зосередити дорогоцінний простір на поверхні планети для вирощування рослин не для їжі, а з метою пом’якшення основних причин зміни клімату.

Можливо, до фотосинтезу людини ще далеко, але останні досягнення надихають. Лише минулого року хіміки з Чиказького університету розробили новий механізм штучного фотосинтезу, який, наприклад, у 10 разів ефективніший за існуючі раніше.

Чит лист

Фотосинтез людини, віра в те, що люди колись зможуть отримати користь від сонячного світла, перетворюючи його на енергію так само, як рослини, широко пов’язана з більшим рухом, відомим як трансгуманізм.
Трансгуманізм стверджує, що люди повинні використовувати досягнення науки і техніки для створення, використання та інтеграції у власні тіла інструментів, які сприятимуть фізичній і розумовій працездатності або довголіттю.
Процес фотосинтезу для рослин передбачає використання енергії сонячного світла для окислення води та перетворення вуглекислого газу на глюкозу.
Якщо колись фотосинтез людини стане можливим, він може частково або значно зменшити потребу в традиційних джерелах їжі, таких як зернові культури, допоможе викорінити глобальний голод і принесе користь для навколишнього середовища, серед багатьох інших речей. За деякими оцінками, до 2050 року людство потребуватиме на 56% більше їжі в усьому світі порівняно з 2010 роком.
Дехто вважає, що ключ до потенційного фотосинтезу людини лежить у синтетичній біології, галузі, яка використовує генетичну інформацію від одного живого організму в іншому, намагаючись покращити фізичні процеси та продуктивність.
Прихильники руху за розвиток фотосинтезу людини можуть згадати ряд дрібних тварин, які або фотосинтезують, або завершують подібний процес, включаючи морських слимаків і горохову попелицю.
Елізія хлоротична, різновид морського слимака, харчується водоростями та вбудовує хлоропласти всередину у власну травну систему. Він здатний підтримувати ці хлоропласти протягом тривалого періоду часу та може використовувати їх для фотосинтезу сонячного світла. Було помічено, що деякі з цих слимаків залишаються без їжі до 9 місяців.
Основні перешкоди для проекту фотосинтезу людини включають той факт, що люди значно більші за морських слимаків та інших тварин, які, як відомо, відтворюють цей процес, що наші потреби в енергії набагато більші, і що у нас, серед багатьох інших, непрозора шкіра.
Тим не менш, деякі вважають, що фотосинтетичні інструменти, такі як фотоелектрохімічний (PEC) пристрій, можна використовувати для імітації фотосинтезу в обмежених можливостях, скажімо, для доповнення звичайних поживних речовин, що споживаються під час харчової дієти, або для допомоги у відновленні ран.
Нарешті, вчені досліджують можливість контрольованого людиною фотосинтезу як потенційного способу підтримки життя на Марсі або в інших космічних місіях у майбутньому.