【为什么人体不能进行“光合作用”?】因为光合作用并不是依靠叶绿体一个“零件”就能运行的“小程序”,而是需要一整套相配的基础设施与环境支撑运作的“生存模式”。首先是环境的不兼容,需要强光照、充足二氧化碳与持续的水分与矿物质供应的叶绿体无法在黑暗、细胞液离子环境迥异的人体内部高效工作。其次,叶绿体依赖植物细胞核基因编码的蛋白质进行维护和修复,并通过专门的转运机制在胞内和植物体内进行光合产物的转运,人体细胞缺乏这整套基因指令、接口与运输通道;此外,光合副产物——高破坏性的活性氧不会损害具有强大抗氧化系统的植物细胞,但对执行动物代谢模式的人体细胞却破坏力巨大。自然界中的确存在着能够利用光合作用获益的动物,一类是与可以进行光合作用的藻类共生的部分水母、海绵;另一类著名的“光合动物”,如绿叶海蛞蝓(及一些其他软体动物)可以在摄食藻类后将其叶绿体整合进自身细胞,从而可以长达数月在食物匮乏时依靠光合作用生活。然而其机理直到2025年6月才被发表在《Cell》上的一篇文章初步阐发:海蛞蝓摄入的叶绿体并不是在细胞内自由漂浮,而是被一层薄膜包裹,形成一种新型的细胞器(研究人员将其命名为“盗食体”),这种细胞器依靠一种离子通道为其中的叶绿体营造适宜于叶绿体的腔内环境,该团队还进一步发现,这种细胞器保留和消化的机制在其他数种“光合动物”有趋同进化的现象。以上这些“光合作用”都来源于在漫长演化中形成及高度精密的整合,这也表明仅仅通过叶绿体移植,是无法使人这样构造高度复杂的动物在体内进行光合作用的。(中科院物理所)中国科普博览
