人類必須種植，打獵和收集食物，但是很多生物并不如此受限。植物，海藻，以及很多種細(xì)菌可以通過(guò)光合作用維持生存。它們利用陽(yáng)光催化體內(nèi)產(chǎn)生糖分的化學(xué)反應(yīng). 人類是否可以也做到類似的事情呢 ？我們的身體能否也變得像植物一樣從太陽(yáng)能中獲取食物呢？

通常說(shuō)來(lái)，動(dòng)物無(wú)法進(jìn)行光合作用，但是一切規(guī)則總有例外。豌豆蚜，這一最新發(fā)現(xiàn)的潛在變異物種，, 是農(nóng)民的敵人不過(guò)卻是是基因?qū)W家的朋友。上個(gè)月，法國(guó)索菲亞 ，安德魯生物技術(shù)學(xué)院的 Alain Robichon 報(bào)道了豌豆蚜利用一種叫做類胡蘿卜素的色素獲取太陽(yáng)能并且產(chǎn)生ATP（一種儲(chǔ)存化學(xué)能量的分子）， 該類蚜蟲(chóng)屬于那些利用從真菌中“竊取”的基因自身產(chǎn)生色素的動(dòng)物，這些動(dòng)物數(shù)量非常稀少。綠蚜蟲(chóng)（含有大量的類胡蘿卜素）產(chǎn)生的ATP數(shù)量要比白蚜蟲(chóng)（幾乎不含類胡蘿卜素）要多，并且橙色蚜蟲(chóng)（含有中等水平的類胡蘿卜素）在陽(yáng)光下產(chǎn)生的ATP數(shù)量比在黑暗中產(chǎn)生的要多。另一種昆蟲(chóng)，東方大黃蜂，可能也有類似的伎倆，它通過(guò)一種不同的叫做黃蝶呤的色素將光轉(zhuǎn)化為電力能源。這兩種昆蟲(chóng)都能將自身能力作為后備發(fā)動(dòng)機(jī)，在供給減少或需求增加時(shí)提供能量。但是這兩個(gè)例子都具有爭(zhēng)議性，而且有關(guān)色素的真實(shí)身份的細(xì)節(jié)以及它們具體的作用都不明確。況且，沒(méi)有一個(gè)例子是真正的光合作用，因?yàn)楣夂献饔眠€包括將二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖分以及其他化合物。利用太陽(yáng)能僅僅只是整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程的一部分。

然而，也有動(dòng)物進(jìn)行真正字面意義上的光合作用，它們都是通過(guò)組成團(tuán)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。珊瑚是最典型的例子。它們是由成百上千的像海葵一樣的軟體動(dòng)物集合而成，生活在它們自己制作的巨大的礁石里。它們寄生在微小的的稱為鞭毛藻的藻類細(xì)胞的特殊部位內(nèi)， 這些“居民”，或者叫內(nèi)生共同體，可以進(jìn)行光合作用并且為珊瑚提供營(yíng)養(yǎng)。一些?？?，蛤蚌,海綿 以及蟲(chóng)子也有光合作用的內(nèi)生共同體，而且它們中甚至有一種是脊柱動(dòng)物的例子：斑點(diǎn)蠑螈。它的偏綠色的蛋中含有藻類，這些藻類實(shí)際上已經(jīng)侵入了胚胎細(xì)胞的內(nèi)部（盡管它們對(duì)蠑螈是否有益處還有待商榷）。

盡管有這么多種類的例子，光合作用共生體仍是個(gè)例外而不是規(guī)則。 在一篇經(jīng)典的論文中，學(xué)家 David Smith 和昆蟲(chóng)學(xué)家 Elizabeth Bernays 解釋了為何這樣的合體比它們看起來(lái)要復(fù)雜。宿主需要為共生體“支付”營(yíng)養(yǎng)。它們需要方法“說(shuō)服”共生體釋放其自身生產(chǎn)的營(yíng)養(yǎng)，而不是自身留用。它們需要控制共生體的生長(zhǎng)，這樣它們才不會(huì)出現(xiàn)“人口爆炸”。它們還需要將它們的共生體轉(zhuǎn)移到下一代。（珊瑚是通過(guò)將共生體釋放到周邊水域來(lái)實(shí)現(xiàn)的） 

但是，這些這種關(guān)系的種子并不像它們看起來(lái)的那樣難以播種。2011年，來(lái)自洛杉磯的加利福尼亞大學(xué)的合成學(xué) Christina Agapakis，給將幼年斑馬魚(yú)接種光合作用的細(xì)菌，在魚(yú)的胚胎時(shí)期將細(xì)菌注入其體內(nèi)。正如她在博客所說(shuō)，“最不可思議的是什么也沒(méi)發(fā)生”。這種魚(yú)不能進(jìn)行光合作用，但是它們也并不排斥這類細(xì)菌。實(shí)驗(yàn)證明了脊柱動(dòng)物可以，至少能容忍光合作用微生物的存在，或者是那種可以為蠑螈幼體供能的微生物。而且，她甚至提出稍作改動(dòng)這種細(xì)菌可以入侵哺乳動(dòng)物的細(xì)胞。 

還有另一種加入植入共生體的方法：竊取它們的“加工廠”。在植物和藻類的細(xì)胞內(nèi)，光合作用是在一個(gè)被稱作葉綠體的微小的結(jié)構(gòu)中發(fā)生的。 葉綠體是一種獨(dú)立生存的光合細(xì)菌的殘存物，這種細(xì)菌在數(shù)十億年前被稍大于它的微生物所吞沒(méi)。 與其他該類事件不同，這一命運(yùn)性的遭遇并不是以被吞沒(méi)細(xì)菌的被消化結(jié)束。相反，這兩種細(xì)胞組成了一個(gè)持久的合體關(guān)系維持植物和藻類的細(xì)胞生存至今。因此，與其和一個(gè)共生體聯(lián)手，為何不避開(kāi)中間人，將他的葉綠體據(jù)為己有呢？ 

至少一部分動(dòng)物這樣做過(guò)，比如海蛞蝓。這種美麗的生物以藻類為食，同時(shí)給自己選派了葉綠體。 . 按照海牛天屬專家Mary Rumpho 的描述，這些竊取來(lái)的葉綠體分布在蛞蝓的消化道內(nèi)，為它提供能量，使得它“活得像個(gè)植物”。這種聯(lián)合對(duì)于蛞蝓至關(guān)重要，失去了便無(wú)法活到成年。

蛞蝓是如何維持并且使用它們的葉綠素的仍然不得而知。這些結(jié)構(gòu)并不是綠色的閃存盤(pán)。你不能指望把它們?nèi)M(jìn)活的宿主細(xì)胞它們就可以正常工作，因?yàn)樗鼈冇玫降暮芏嗟鞍踪|(zhì)都是被宿主細(xì)胞的染色體編碼過(guò)的。這些數(shù)以百計(jì)的蛋白質(zhì)在細(xì)胞核內(nèi)合成，然后運(yùn)至葉綠素。海牛屬的染色體至少包括了一個(gè)海藻類基因，還有更多的可能埋伏以待，所以要包括百多個(gè)功能性葉綠體不大可能。 . 

這是另一個(gè)時(shí)代的謎團(tuán)?，F(xiàn)在 ，劍橋大學(xué)的 Chris Howe 說(shuō)，“如果你想要在一個(gè)葉綠體和新的動(dòng)物宿主直接建立一種新的關(guān)系，你將需要所有額外的機(jī)器輔助，你將不得不把這些基因都放到宿主的染色體中”。 有了數(shù)以百計(jì)的此類基因之后，將一個(gè)人類細(xì)胞變成一個(gè)兼容葉綠體的家將在很大程度上涉及到基因工程。

那么怎樣才算是頭呢？即使有了共生體，即使控制性基因也成功的加入了，這些會(huì)給我們帶來(lái)不同嗎？ 可能不是，在沒(méi)有盡可能多的將你暴露在太陽(yáng)能的前提下，光合作用是一種無(wú)用的能力。 那就需要與容量相對(duì)應(yīng)的一大塊平面。植物是通過(guò)大的，水平的采光平面——葉子。海牛屬，蛞蝓，又綠又平，看起來(lái)像是活生生的葉子。它同時(shí)也是透明的，因此光可以穿透它的組織到達(dá)內(nèi)部的葉綠體。

人類，換而言之，是非常不透明的。即使我們的皮膚充斥著工作的葉綠體，它們也只能生產(chǎn)維持我們生存的一小部分的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。Agapakis 說(shuō)：“動(dòng)物需要很多能量，而且不停的運(yùn)動(dòng)也不能使葉綠體工作”，“如果你設(shè)想一下一個(gè)必須從太陽(yáng)中獲得所有能力的人，他們必須一直靜止，然后他們還需要一大片平面，突出的葉子，從這種意義上看，人就是一棵樹(shù)?！?/p>

其實(shí)人何必為此苦惱呢？Agapakis 指出人們通過(guò)馴化野生植物，種植它們?yōu)槭?，已?jīng)在很大規(guī)模上有效利用了光合作用。農(nóng)業(yè)是一個(gè)全球性的共生關(guān)系——它也是我們的豌豆蚜版本共生體，只是我們沒(méi)有必要將它們保持在體內(nèi)，只需把它們種在地里。