我们知道,植物通过光合作用即可制造出大量的有机物为自己提供能量,因此无需进食即可生长,这类生物也被称为自养型生物。对于大多数的动物而言,它们都需要通过进食外来的有机物来补充能量。

例如牛吃草、狗吃肉,一旦它们失去了食物来源,那么最终的结果便是饿死。但科学家们发现一种动物,它能够自身进行光合作用来合成有机物,无需额外进食,换句话说,它干了植物该干的事。这种动物便是海蛞蝓(kuò yú),那么它是怎么做到的呢?

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“借用”藻类叶绿体为自己合成有机物

海蛞蝓是一种标准的动物,但它却通过一系列的“骚”操作,让自己拥有了植物的技能。它们会在年幼的时候进食大量的藻类,这些藻类在肚子中会被分解,但藻类中所含有的叶绿体却作为例外保留在了它们的体内。科学家们研究甚至发现,当它们一顿进食了足够的藻类之后,未来的日子里甚至都不用再摄入任何食物,可以无忧无虑地度过余生。

藻类细胞中含有的叶绿体

最初年幼的海蛞蝓身体是半透明或者白色状,当它们进食大量的藻类并提取出其中的叶绿体储存在体内后,身体也将会被直接染成绿色。为了让体内的这些叶绿体能够进行更充分的光合作用,它们的身体甚至逐渐进化成扁平状,以增大身体的光照面积。这种扁平的身体形态看起来就像和叶子一样,一些生物学家甚至将它们形容成“爬行的叶子”。

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因为叶绿体在工作过程中离不开原细胞核中所编码的蛋白质,因此对于叶绿体为何能够在海蛞蝓的体内正常运转,科学家们现在也不太清楚。海蛞蝓的细胞还可以将这些叶绿体光合作用产生的有机物进行储存,在需要营养的时候进行消化吸收,就像骆驼富含脂肪的驼峰一样。

为什么人类不进化出光合作用?

拥有叶绿体的自养型生物以无机物为营养,可自行制造有机物供自身生长需要的生物,包括多数绿色植物和化学合成细菌,这些生物的生活看起来多么令人羡慕

反观人类,一日需要进食三餐,对于现代人类来说还好,毕竟人类目前拥有强大的生产力。但在原始社会,人类为了生存,需要不断寻找果实、捕猎,甚至为了寻找食物还要付出生命的代价,那么人类为什么不像海蛞蝓一样,通过进化出光合作用,解除寻找食物的烦恼呢?

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想象一下,如果人类具有光合作用的能力,那么为了得到更多光照,你不得不整天都得裸着,另外你最好每天都呆在那里一动不动,因为这样你才能获得更多的光照,这些束缚条件是不是就已经快让你受不了了?其实这些都不是最重要的,实际上最大的问题是太阳的能量不够我们用。

根据测算,太阳光照射到地球大气层表面处的能量密度为1367W/m²,然而这只是在大气层外的太阳能密度,阳光在照射入大气层后,会有34%左右的能量发生散射,也就是说,在最佳光照条件下,地面上一平米所接受的太阳光不到1KW。通常植物进行光合作用时,能量的转换效率为6%左右,按照这个数据,如果人体的表面积为1平方米,在太阳光底下暴晒进行光合作用时,转化的功率将为60W左右。

如果把一小时光合作用转化的能量变为脂肪,那么一个小时转化的能量仅相当于几克的脂肪,这个能量远不够人类进行各种生命活动。与其整天站在那里不动来产生这点微不足道的能量,不如直接靠异养来获取养分,对于光合生物扎堆的时代来说,这种进化才更有意义。

那么为什么海蛞蝓却可以呢?因为海蛞蝓生命活动消耗的能量极低。它们属于变温动物,并且运动缓慢,对于他们而言,产生的这些能量就已经够了。

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海蛞蝓身体中的叶绿体