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一半動物一半植物 "太陽能魚"不是沒有可能(圖)
關(guān)鍵詞： 植物生命活動 光合作用 葉綠體 動物細胞 內(nèi)共生 道格斯 Vellela 球藻 千焦耳 植物細胞
斑點蠑螈
綠葉海蛤蝓
巨人蚌
倒立水母
不久的將來，有可能會出現(xiàn)一個新的英文單詞——platimal,它是plant(植物）和animal（動物）的組合，預示著一種全新生物體的出現(xiàn)，比如說，像植物那樣會進行光合作用，以此為自己提供營養(yǎng)的魚。正在從事這項實驗和研究的克里斯蒂娜-阿加帕奇斯說：“這是一個頗具風險的賭注，我們對即將發(fā)生的事情充滿期待。”
培育“太陽能魚”不是沒有可能
目前在哈佛醫(yī)學院求學的阿加帕奇斯曾做過一個非常特別的實驗，她向斑馬魚的受精卵中注入光合細菌，目的是觀察細菌能否繁衍生息。通常情況下，細菌以殺死或被殺死的方式進入到較大的細胞，但偶爾的例外（比如，共生）則會深遠地改變整個星球。比如，一種光合細菌——藍細菌能將光轉(zhuǎn)化為食物，隨后，植物體內(nèi)的復雜細胞“竊取”并掌握這種能力從而完成進化。
多數(shù)生物學家對此深感質(zhì)疑，并信誓旦旦地表示把藍細菌和魚類“結(jié)合”純屬天方夜譚。但阿加帕奇斯用實驗證明，所注入的藍細菌聚球藻在魚卵孵化后又存活了兩周。兩周是一個時間節(jié)點，此后斑馬魚的色素開始生成。
由于藍細菌不能正常分裂生長，也并未提供糖分，所以，斑馬魚胚胎就必定從陽光中獲取能量。鑒于實驗中的魚和光合細菌都存活下來，一個頗為誘人的問題油然而生：有朝一日，能否培育出從陽光攝取能量的“太陽能魚”，為地球的食物來源提供一條新路呢？這個想法聽起來十分可笑，但事實勝于雄辯——不少動物已經(jīng)在利用光合作用補充能量了，其中最習以為常的當屬熱帶珊瑚蟲。除此之外，海綿、海葵、海鞘、水螅和雙殼類也或多或少地補給太陽能。不難發(fā)現(xiàn)，其實人類一直在食用光合動物，只是后知后覺罷了，比如巨人蚌，它作為食物的歷史起碼有10萬年了。
如果有人認為，諸如此類的動物都有與植物一模一樣的外表和行為，那就大錯特錯了。因為有些光合動物都是獨生型，比如大量存活的體長達15毫米的光合扁形蟲、漂浮海面的水母狀Vellela和倒立水母，其中最引人注目的是種類繁多的太陽能海蛤蝓。
現(xiàn)在，斑點蠑螈研究取得了重大突破。加拿大達爾豪西大學的瑞安-克尼在成年雌性斑點蠑螈的輸卵管中發(fā)現(xiàn)了藻類細胞，并以特定的方式遺傳給下一代。值得注意的是，這種藻類細胞不僅在受精卵外部寄居，就連正在發(fā)育的蠑螈胚胎中也出現(xiàn)了它的身影。去年早些時候，克尼在所作的報告中指出，在蠑螈細胞內(nèi)部的藻類細胞周圍，簇擁著耗能線粒體群，它們對糖分和氧氣全部“通吃”。
其實，我們尚未確知胚胎是否能通過藻類來獲取食物，而且成年斑點蠑螈最喜歡隱匿在陰涼苔蘚或巖石下，再加上它那身“嚴嚴實實”的黑皮膚就更是“刀光難入”了。但這至少說明，一些脊椎動物在生命周期中有意無意地進行著短時間光合作用。
現(xiàn)在的問題并非局限于驗證動物的光合作用上，而是分析其為何對這種能力“視而不用”？一些研究人員認為，對大多數(shù)動物來講，光合作用往往事倍功半。同時，否定意見此起彼伏。在加拿大哥倫比亞大學從事葉綠體研究的帕特里克-基林提出：“我認為問題的答案是它們根本不具備這種能力。”為了決出這場博弈的高下，我們首先要弄清進行光合作用的條件和機理。