Nachdem die Wissenschaftler den Mechanismus entdeckt hatten, mit dem Tiere wie Pflanzen die Photosynthese durchführen, dachten sie über die Möglichkeit nach, eine Person auf eine vollständige Versorgung mit Sonnenenergie umzustellen.
Stellen Sie sich vor, wie es wäre, wenn Menschen wie Pflanzen sich direkt von Sonnenenergie ernähren könnten. Es würde definitiv unser Leben leichter machen: Die unzähligen Stunden, die wir mit Einkaufen, Zubereiten und Essen verbringen, könnten für etwas anderes ausgegeben werden. Überbeanspruchte landwirtschaftliche Flächen würden in natürliche Ökosysteme zurückkehren. Das Ausmaß von Hunger, Unterernährung und Krankheiten, die sich im Verdauungstrakt ausbreiten, würde sinken.
Menschen und Pflanzen haben jedoch seit Hunderten von Millionen von Jahren keinen gemeinsamen Vorfahren mehr. Unsere Biologie unterscheidet sich in fast allen Aspekten grundlegend. Es scheint also, dass es keine Möglichkeit gibt, Menschen für die Photosynthese zu entwerfen. Oder ist es noch möglich?
Dieses Problem wird von einigen Spezialisten für synthetische Biologie gründlich untersucht, die sogar versuchten, ihre eigenen Pflanzen-Tier-Hybriden herzustellen. Während wir noch weit davon entfernt sind, einen Menschen zu schaffen, der zur Photosynthese fähig ist, haben neue Forschungen einen faszinierenden biologischen Mechanismus entdeckt, der zur Entwicklung dieses aufstrebenden Wissenschaftsfeldes beitragen könnte.
Kürzlich berichteten Vertreter des Marine Biological Laboratory im amerikanischen Dorf Woods Hall, dass Wissenschaftler das Geheimnis von Elysia chlorotica gelüftet haben - einer leuchtend grünen Meeresschnecke, die wie ein Pflanzenblatt aussieht, sich wie ein Blatt von der Sonne ernährt, aber tatsächlich ein Tier ist.
Es stellt sich heraus, dass Elysia chlorotica eine so helle Farbe beibehält, indem sie Algen konsumiert und ihre Gene für die Photosynthese verwendet. Es ist das einzige bekannte Beispiel eines mehrzelligen Organismus, das DNA von einem anderen Organismus zuordnet.
Elysia chlorotica ist eine Art kleiner Meeresschnecke, die zu den Meeresschneckenmollusken gehört. Dies ist ein Tier, das wie Pflanzen zur Photosynthese fähig ist.
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In einer Erklärung, Mitautor der Studie, sagte der emeritierte Professor an der Universität von Südflorida, Sidney K. Pearce: „Es ist auf der Erde unmöglich, dass Gene in Algen in der Zelle eines Tieres funktionieren. Und doch passiert es. Sie erlauben dem Tier, sich von der Sonne zu ernähren. Laut Wissenschaftlern könnte ein ähnlicher Mechanismus verwendet werden, wenn Menschen ihre eigenen Zellen hacken wollten, um sie zur Photosynthese fähig zu machen.
In Bezug auf Solarenergie können wir sagen, dass sich die Menschen seit einer Milliarde Jahren in die falsche Entwicklungsrichtung bewegen. Als die Pflanzen dünn und durchscheinend wurden, wurden die Tiere dick und undurchsichtig. Pflanzen bekommen ihren kleinen, aber konstanten Anteil am Sonnensaft, während sie an einem Ort bleiben, aber die Menschen bewegen sich gerne, und dafür brauchen sie energiereiche Nahrung.
Wenn Sie sich die Zellen und den genetischen Code von Menschen und Pflanzen ansehen, stellt sich heraus, dass wir nicht so unterschiedlich sind. Diese bemerkenswerte Ähnlichkeit des Lebens auf seinen fundamentalen Ebenen ermöglicht ungewöhnliche Dinge wie den Diebstahl der Photosynthese durch Tiere. Dank des aufstrebenden Gebiets der synthetischen Biologie können wir solche Phänomene heute in einem evolutionären Moment reproduzieren, sodass Biopunk-Ideen zur Herstellung von photosynthetischen Hautpflastern weniger fantastisch erscheinen.
Peirce: „Wenn Gene von einem Organismus in Zellen eines anderen Organismus übertragen werden, funktioniert dies normalerweise nicht. Aber wenn es funktioniert, kann es sich über Nacht sehr ändern. Es ist wie eine beschleunigte Evolution."
Meeresschnecken sind nicht die einzigen Tiere, die durch symbiotische Beziehungen zur Photosynthese fähig sind. Andere klassische Beispiele für solche Kreaturen sind Korallen, die photosynthetische Dinoflagellaten in ihren Zellen speichern, und gefleckter Salamander, der Algen verwendet, um seine Embryonen mit Sonnenenergie zu versorgen.
Meeresschnecken unterscheiden sich jedoch von ähnlichen Tieren darin, dass sie einen Weg gefunden haben, Vermittler auszuschließen und die Photosynthese nur für sich selbst durchzuführen, indem sie Chloroplasten aus Algen absorbieren und damit die Wände ihres Verdauungstrakts bedecken. Danach kann die Hybride aus Tier und Pflanze monatelang leben und sich nur noch vom Sonnenlicht ernähren. Aber wie genau die Schnecken ihre gestohlenen Solarfabriken unterhalten, ist bisher ein Rätsel geblieben.
Jetzt haben Peirce und andere Koautoren der Studie die Antwort auf diese Frage gefunden. Es scheint, dass Schnecken nicht nur Chloroplasten von Algen stehlen, sondern auch wichtige DNA-Codes stehlen. In einem im Biological Bulletin veröffentlichten Artikel scheint es, dass ein Gen, das für ein Enzym kodiert, das zur Reparatur von Chloroplasten verwendet wird, Schnecken helfen kann, Solarmaschinen lange nach dem Verzehr von Algen am Laufen zu halten.
Genetische Enteignung mag in der Natur selten sein, aber Wissenschaftler experimentieren seit Jahren in Laboratorien damit. Durch die Übertragung von Genen von einem Organismus auf einen anderen hat der Mensch viele neue Lebensformen geschaffen, von Mais, der seine eigenen Pestizide produziert, bis zu Pflanzen, die im Dunkeln leuchten. Ist es vor diesem Hintergrund verrückt zu denken, wir sollten dem Beispiel der Natur folgen und Tieren - oder sogar Menschen - die Fähigkeit zur Photosynthese verleihen?
Die Biologin, Designerin und Schriftstellerin Christina Agapakis, promovierte Synthetische Biologie aus Harvard, hat viel Zeit damit verbracht, darüber nachzudenken, wie eine neue Symbiose geschaffen werden kann, in der tierische Zellen Photosynthese betreiben können. Laut Agapakis haben Pflanzenvorfahren vor Milliarden von Jahren Chloroplasten absorbiert, die frei lebende Bakterien waren.
Agapakis sagte, das Problem bei der Schaffung eines sonnenfressenden Organismus sei, dass eine sehr große Oberfläche benötigt werde, um genügend Sonnenlicht zu absorbieren. Mit Hilfe von Blättern können Pflanzen im Verhältnis zu ihrer Größe eine große Menge an Energie aufnehmen. Fleischige Menschen haben mit ihrem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen höchstwahrscheinlich nicht die erforderliche Tragfähigkeit.
„Wenn Sie sich fragen, ob Sie die Fähigkeit zur Photosynthese erwerben können, lautet meine Antwort: Erstens müssen Sie vollständig aufhören, sich zu bewegen, und zweitens müssen Sie vollständig transparent werden“, sagt Agapakis, nach dessen Berechnungen für die Photosynthese jede menschliche Zelle Tausende von Algen benötigt …
In der Tat kann die sonnenfressende Elysia chlorotica die Ausnahme sein, die die Regel bestätigt. Die Schnecke sah so aus und benahm sich so sehr wie ein Blatt, dass sie in vielerlei Hinsicht eher eine Pflanze als ein Tier wurde.
Aber selbst wenn ein Mensch nicht allein von der Sonne leben kann, wer hat dann gesagt, dass er seine Ernährung von Zeit zu Zeit nicht mit einem kleinen Sonnensnack ergänzen kann? Tatsächlich sind die meisten photosynthetischen Tiere, darunter mehrere Verwandte von Elysia chlorotica, auf mehr als nur Sonnenenergie angewiesen. Sie nutzen ihren Photosynthesemechanismus als Backup-Generator bei Nahrungsmittelknappheit. Die Fähigkeit zur Photosynthese ist somit eine Versicherung gegen Hunger.
Vielleicht könnte der Mensch eine völlig neue Anwendung für die Photosynthese finden. Zum Beispiel, so Agapakis, „könnte es grüne Flecken auf der menschlichen Haut geben - ein sonnenaktiviertes Wundheilungssystem. Etwas, das nicht so viel Energie benötigt, wie ein Mensch braucht."
In naher Zukunft wird ein Mensch nicht vollständig auf die Bereitstellung von nur einem Sonnenlicht umsteigen können - zumindest bis er sich für grundlegende Veränderungen des Körpers entscheidet - daher werden wir uns vorerst weiterhin vom Beispiel der Natur inspirieren lassen.
