新科学家：能纯靠光合作用把动物养大吗？

xuqi123

通常光合细菌很难在较大的细胞中存活，偶尔的例外则改变了整个地球：蓝细菌( cyanobacteria )能将光转化为能量，然后更复杂的细胞俘获蓝细菌并掌握这一能力，植物进化了。
  p; h, {0 Q! y" O+ O! z6 ^. Q哈佛医学院正在进行一项特别的研究：将光合细菌植入斑马鱼卵，很多人认为动物和光合细菌是不相容的，但研究生Agapakis注入的这种蓝细菌（Synechococcus）在鱼卵孵化后还存活了两周（两周是一个时间点，此后鱼苗的色素开始发展，细菌在透明环境中可能生存得更久），虽然这些蓝细菌不能正常分裂成长，也未能向斑马鱼提供什么糖分，但鉴于鱼和光合细菌都能存活，于是一个诱人的问题随之产生：会培育出能从阳光中获取能量的鱼吗？会有蓄养光合动物作为食物来源的一天吗？
这并不像听起来那么可笑，已经有不少动物在利用光合作用补充能量了，比如热带珊瑚、许多种类的海绵、海葵、海鞘水螅和双壳贝类等。其实我们已经在吃光合动物了，人类吃巨人蚌(giant clam)已经有10万年历史，这种蚌就能从阳光中获取能量。
脊椎动物和光合海藻共生的例子也有，科学家在斑点钝口螈的输卵管和卵中发现了藻类细胞。斑点钝口螈发育中的胚胎里亦有藻类的身影，线粒体聚集在这些藻类边似乎在吸收糖和氧，其实我们也不知道到底胚胎有没有从藻类上得到能量，而且在喜爱阴凉的成年斑点钝口螈身上这种现象似乎就不再发生了。动物似乎有利用光合作用的能力，问题在于它们为什么不怎么用?
% I& Q' h0 d( \* [2 H/ j+ ?% W* h首先首先要有光，体形上，形似植物枝杈或体型扁平（最大的表面积）、或如同一些海绵那样拥有能像光缆一样将光传导至体内的二氧化硅骨骼；年幼巨人蚌可以只凭光的能量发育10个月。
如果贝类可以吸收光能，那么鱼行不行呢？其实狮子鱼、扁平的比目鱼，已经枝枝杈杈的叶海龙等似乎体形都挺合适利用光能的呀。
其次将光转化为能量的能力，25亿年前，植物的祖先吞噬了蓝细菌的简化后代叶绿体，从而获得了光合作用能力。而动物没有叶绿体，但一种海蛞蝓（sacoglossan ）可以从蓝细菌中榨取叶绿体并吸收进自己的肠道细胞进行利用，其间蓝细菌的基因进入了蛞蝓的基因组来使叶绿体运作，而蛞蝓自己没有这些基因，它们必须时常重复这一过程。绿叶海蜗牛(Elysia chlorotica，题图 )似乎可将基因一直保持，但尚待基因图谱证实）。
/ O0 G  M, k4 L/ Q( N5 Y0 ~单独使叶绿体运作至少需要添加200对基因，这对于现今的基因技术是一大挑战，而将完整的植物细胞植入动物细胞要简单一些。另一个方法是像Agapakis 这样向动物细胞中添加蓝细菌，一些海绵和珊瑚就是这么做的。但难题在于让光合内共生体正常分裂乃至遗传实在困难。
+ N' m* Z$ s+ T: ^. @# n1 ]2 b' A最后即使光合动物成功，如何防止阳光的高能量造成伤害；如何在体内形成吃食物和光合作用两套能量系统都是难题。使动物掌握光合机理会改变它们的生活方式，这会降低生存和进化几率。
' {& L# Y' [* \0 G' b好消息是，实验证明光合作用理论上能为鱼提供足够维持生命的能量，这似乎使“光合鱼”有更大的优势。但要让光能透过细胞还要防止紫外线侵袭，光合鱼只能生存在阳光充足、海水清洁、温度稳定的热带；其次，光和共生体只能提供碳水化合物，蛋白质、维生素、矿物质还是要靠普通食物提供，对于养鱼业，提供碳水化合物非常便宜，犯不着用上光合作用。
4 |- Q# Q: A( j; Y结论结论就是，光合鱼得不偿失，不会有优势，你还得说服消费者它们是安全的。不过，随着基因技术的进步，也许未来饲养宠物鱼只需要打开灯就行了。
* a8 c! ^" H+ D/ S2 C7 \, T刊物:《新科学家》12月11日刊导读者:daiwq原文:请看这里（果壳环球科技观光团微博  http://t.sina.com.cn/guokrdigest ）
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