Avendo scoperto il meccanismo con cui gli animali, come le piante, eseguono la fotosintesi, gli scienziati hanno pensato alla possibilità di trasferire una persona a una fornitura completa di energia solare.
Immagina come sarebbe se le persone, come le piante, potessero nutrirsi direttamente di energia solare. Ci renderebbe sicuramente la vita più facile: le innumerevoli ore trascorse a fare shopping, preparare e mangiare cibo potrebbero essere spese per qualcos'altro. I terreni agricoli sovrasfruttati tornerebbero agli ecosistemi naturali. I livelli di fame, malnutrizione e malattie che si diffondono attraverso il tratto digerente crollerebbero.
Tuttavia, gli esseri umani e le piante non hanno condiviso un antenato comune per centinaia di milioni di anni. La nostra biologia è fondamentalmente diversa in quasi tutti i modi, quindi potrebbe sembrare che non ci sia modo di progettare gli esseri umani per fare la fotosintesi. O è ancora possibile?
Questo problema è stato studiato a fondo da alcuni specialisti in biologia sintetica, che hanno persino provato a creare i propri ibridi pianta-animale. Sebbene siamo ancora lontani dal creare un essere umano capace di fotosintesi, una nuova ricerca ha scoperto un intrigante meccanismo biologico che potrebbe contribuire allo sviluppo di questo nascente campo della scienza.
Recentemente, i rappresentanti del Marine Biological Laboratory, situato nel villaggio americano di Woods Hall, hanno riferito che gli scienziati hanno risolto il segreto di Elysia chlorotica: una lumaca di mare verde brillante che sembra una foglia di una pianta, si nutre del sole come una foglia, ma in realtà è un animale.
Si scopre che Elysia chlorotica mantiene un colore così brillante consumando alghe e prendendo i loro geni per la fotosintesi. È l'unico esempio noto di un organismo multicellulare per assegnare il DNA da un altro organismo.
Elysia chlorotica è una specie di piccola lumaca di mare che appartiene ai molluschi gasteropodi marini. Questo è un animale capace di fotosintesi come le piante.
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In una dichiarazione, il coautore dello studio, professore emerito presso l'Università della Florida meridionale Sidney K. Pearce ha detto: “È impossibile sulla Terra che i geni delle alghe funzionino all'interno della cellula di un animale. Eppure succede. Permettono all'animale di ottenere il suo nutrimento dal sole. Secondo gli scienziati, se le persone volessero hackerare le proprie cellule per renderle capaci di fotosintesi, un meccanismo simile potrebbe essere utilizzato per farlo.
Per quanto riguarda l'energia solare, possiamo dire che le persone si stanno muovendo nella direzione evolutiva sbagliata per un miliardo di anni. Man mano che le piante diventavano sottili e traslucide, gli animali diventavano spessi e opachi. Le piante ottengono la loro piccola ma costante quota di linfa solare rimanendo in un posto, ma alle persone piace muoversi e per questo hanno bisogno di cibo ricco di energia.
Se guardi le cellule e il codice genetico di esseri umani e piante, si scopre che non siamo così diversi. Questa sorprendente somiglianza della vita ai suoi livelli fondamentali consente che accadano cose insolite come il furto della fotosintesi da parte degli animali. Oggi, grazie al campo emergente della biologia sintetica, possiamo essere in grado di riprodurre tali fenomeni in un istante evolutivo, rendendo meno fantastiche le idee biopunk sulla creazione di patch fotosintetiche della pelle.
Secondo Peirce, “Di solito, quando i geni di un organismo vengono trasferiti nelle cellule di un altro, non funziona. Ma se funziona, può cambiare molto dall'oggi al domani. È come un'evoluzione accelerata.
Le lumache di mare non sono gli unici animali in grado di fotosintesi attraverso relazioni simbiotiche. Altri esempi classici di tali creature sono i coralli, che immagazzinano dinoflagellati fotosintetici nelle loro cellule, e la salamandra maculata, che utilizza le alghe per fornire ai suoi embrioni l'energia solare.
Tuttavia, le lumache di mare differiscono da animali simili in quanto hanno trovato un modo per escludere intermediari ed eseguire la fotosintesi solo per se stessi, assorbendo i cloroplasti dalle alghe e coprendo le pareti del loro tratto digerente con essi. Dopodiché, l'ibrido di un animale e una pianta può vivere per mesi, nutrendosi solo della luce solare. Ma come esattamente le lumache mantengano le loro fabbriche solari rubate è rimasto un mistero fino ad ora.
Ora Peirce e altri coautori dello studio hanno trovato la risposta a questa domanda. Sembra che le lumache non solo rubino i cloroplasti dalle alghe, ma rubino anche importanti codici del DNA. In un articolo pubblicato su The Biological Bulletin, sembra che un gene che codifica per un enzima utilizzato per riparare i cloroplasti possa aiutare le lumache a mantenere in funzione le macchine solari a lungo dopo aver mangiato le alghe.
L'espropriazione genetica può essere rara in natura, ma gli scienziati la sperimentano nei laboratori da anni. Trasferendo geni da un organismo a un altro, gli esseri umani hanno creato molte nuove forme di vita, dal mais, che produce i propri pesticidi, alle piante che brillano al buio. Con tutto questo in mente, è folle pensare che dovremmo seguire l'esempio della natura e dotare gli animali, o anche gli esseri umani, della capacità di fotosintetizzare?
La biologa, designer e scrittrice Christina Agapakis, PhD in biologia sintetica di Harvard, ha passato molto tempo a riflettere su come creare una nuova simbiosi in cui le cellule animali possano fotosintetizzare. Secondo Agapakis, miliardi di anni fa, gli antenati delle piante hanno assorbito i cloroplasti, che erano batteri a vita libera.
Agapakis ha detto che il problema con la creazione di un organismo che mangia il sole è che è necessaria una superficie molto ampia per assorbire abbastanza luce solare. Con l'aiuto delle foglie, le piante riescono ad assorbire un'enorme quantità di energia, rispetto alle loro dimensioni. Le persone carnose, con il loro rapporto superficie-volume, molto probabilmente non hanno la capacità di carico necessaria.
"Se ti stai chiedendo se puoi acquisire la capacità di fotosintesi, risponderò che, in primo luogo, devi smettere completamente di muoverti e, in secondo luogo, devi diventare completamente trasparente", dice Agapakis, secondo i cui calcoli, per la fotosintesi, ogni cellula umana avrà bisogno di migliaia di alghe …
In effetti, l'Elysia chlorotica mangia-sole potrebbe essere l'eccezione che conferma la regola. La lumaca ha cominciato ad assomigliare e comportarsi così tanto come una foglia che in molti modi è diventata più una pianta che un animale.
Ma anche se una persona non può vivere da sola del sole, chi ha detto che di tanto in tanto non può integrare la sua dieta con un piccolo spuntino solare? In effetti, la maggior parte degli animali fotosintetici, compresi molti dei parenti di Elysia chlorotica, fanno affidamento su qualcosa di più della semplice energia del sole. Usano il loro meccanismo fotosintetico come generatore di riserva in caso di carenza di cibo. Pertanto, la capacità di fotosintetizzare è un'assicurazione contro la fame.
Forse gli esseri umani potrebbero trovare un'applicazione completamente nuova per la fotosintesi. Ad esempio, secondo Agapakis, “potrebbero esserci macchie verdi sulla pelle umana - un sistema di guarigione delle ferite attivato dal sole. Qualcosa che non richiede tanta energia quanto una persona ha bisogno."
Nel prossimo futuro, una persona non sarà in grado di passare completamente a fornire una sola luce solare - almeno fino a quando non deciderà sulle modifiche cardinali del corpo - quindi, per ora, non ci resta che continuare a ispirarci all'esempio della natura.
