神奇的“光合动物”

地球上的生命是依靠太阳的能量生存的，而光合作用是唯一能捕捉此能量的重要生物途径。光合作用是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在光的照射下，将水、二氧化碳转化为有机物。这个世界上有没有“光合动物”呢？未来人们能否依赖那些无需进食的“光合动物”来缓解食物短缺的危机呢？

　　

　　水生“光合动物”

　　

　　这个想法听起来很可笑，但大自然却并不觉得这有什么不可以，因为它已经向我们提供了一些有趣的“范本”——依赖阳光生存的“光合动物”。这些动物用光合作用获取“食物”，其中有为人们所熟悉的热带珊瑚、海绵、海葵、海鞘、水螅以及一些双壳类动物，这些动物都能部分地从太阳那里获取能量。事实上，“光合动物”早就在为人类提供食物了，例如巨人蚌，它们出现在人类的餐桌上至少已有十万年的历史了。

　　“光合动物”的外表和行为是不是很像植物呢？其实并非如此。很多“光合动物”是行动自如的，例如“光合”扁形虫，它们的身长可超过15毫米，在很多地方都有大量存在，再比如倒立水母和海蛞蝓，它们也依赖阳光获得能量。

　　在这份动物名单上没有脊椎动物，然而事情正在发生变化。科学家们很早就发现有些两栖动物卵的黏稠物质上生长着一些藻类，这些藻以两栖动物胚胎的废弃物为食物，同时又为这些胚胎提供氧气，藻和胚胎在这里相互受益，形成了一种完美的“双赢”局面。现在人们又发现一种螈走得更远。雌性的斑点真螈将藻细胞储存在它们的输卵管里，有些还附着在它们的卵上，更不可思议的是，这些藻并不是仅仅在卵外生长，它们也进入到了蝾螈正在发展着的胚胎细胞中，消耗能量的线粒体簇环绕着这些藻细胞，它们贪婪地吸取着藻细胞上的糖和氧。

　　科学家们还没有肯定蝾螈胚胎是在从藻上获取食物，而且看上去成年的蝾螈也不大可能从藻那里“讨生活”，它们整天呆在苔藓和石块下，皮肤也很黑，不大容易被阳光穿透。不过这种现象毕竟显示，“光合”过程出现在了一种脊椎动物身上，尽管这个过程可能仅仅只占整个生命周期的一个短小部分。

　　

　　动物们的光合“策略”

　　

　　由此看来，动物们似乎并不是不懂得“光合作用”，但它们为什么不像植物那样喜欢这种生活方式呢？有些科学家说，这是因为对于大多数动物来说，“光合作用”不是一个划算的“买卖”，付出超出了所得，对于这种吃力不讨好的事，进化是不会认可的。但也有一些科学家持不同的看法。

　　可以肯定的是，一些“光合动物”已经适应了呆在阳光下的生活方式，其中的一些，例如水螅和水母甚至为了接受阳光进化出了半透明的身体；还有一些，例如海葵、珊瑚进化出了类似植物的枝状结构；扁形虫、一些海蛤蝓也有了扁平的，像树叶一样的形状。这些都是为了最大限度地接收阳光，并从阳光中得到能量。但动物的光合作用面临着很多障碍，例如，即使成年的斑点真螈能用光合作用从阳光中获得一些能量，它们由此而承载的风险也是不容忽视的，这个风险就是它们白天必须暴露在阳光下，这是一种在生存竞争中得不偿失的行为，所以进化不会让它走得更远。

　　即便如此，光合作用依然在动物中有限地存在着，眼斑多叶鳃海天牛整天把身子埋在沙中，它们的光合细胞存在于皮下，它们的身体也不是枝状和扁平的，但它们还是从光合作用中得到了益处。一些海绵拥有硅质的骨骼，这种骨骼的作用很像光纤电缆，阳光被这种“光缆”传导到了海绵体内的细胞中。

　　也许最不可思议的光合作用存在于巨人蚌的身体中，尽管这种动物有很厚的壳和相对较小的身体表面，但巨人蚌依然能够仅仅依靠阳光就存活10个月。科学家认为，巨人蚌的这种本领表明它们一开始就懂得从光合作用那里获得益处，否则它们很难进化出这样的能力来。

　　事实上，人们已经在一些双壳类、贝类和蛤蝓的身体中发现了一些藻类，它们是依赖能穿透贝壳的低强度阳光存活的，而它们的“主人”则依赖这些藻类获得一部分食物。

　　

　　获取叶绿体

　　

　　光合作用是一种把光线转变成能量的机制，在植物中，这种机制来自叶绿体，它是蓝藻细菌的产物，是植物的祖先在25亿年前吸收蓝藻细菌的结果。对植物而言，当蓝藻细菌转变成叶绿体时，大部分蓝藻细菌的基因也进入到了植物的基因组中，这其中就包括一些维持叶绿体正常工作所需的基因。然而动物的祖先没有叶绿体，动物们必须设法自己获取它。“光合”海蛞蝓靠吞食藻类获取叶绿体，这些叶绿体进入到它们的内脏细胞中，而那些内脏又向树枝一样延伸到海蛞蝓身体中的各个部分，于是海蛞蝓便有了很大的接收阳光的表面积，为捕捉阳光提供了便利。但海蛞蝓并没有维持叶绿体正常工作所需的基因，所以它们必须经常更换叶绿体，每几天，或者每几个星期就要更换一次。奇怪的是，在这方面翠绿的绿叶海蛞蝓却是个例外，成年的绿叶海蛞蝓通过食用一种特殊的藻类获取叶绿体，它们进食一次能维持10个月的生存所需。有科学家推测，绿叶海蛞蝓也许已经获得了控制叶绿体正常工作所需的一些基因，不过这种观点还没有得到证实。

　　

　　会出现“光合鱼”吗？

　　

　　对于动物来说，采用光合的生活方式就好比在海滩上晒日光浴，弄不好也会受到阳光的伤害。阳光中的紫外线是动物们面临的一大难题，对陆生动物尤其如此，假若它们整天呆在阳光下就很容易受到紫外线的伤害，这也是为什么“光合动物”都是水生动物的主要原因。另一个动物们面临的问题是，要保持和维护“光合”的机制，动物们不得不在身体结构上做出妥协以便同时拥有两套“工具”，这样它们就能够既“光合”也进食。例如“光合”海葵就拥有长短两种触须，长的用于晚上捕食，而那包含着藻类的短触须则用于捕获阳光。

　　对于绝大多数动物来说，这种机体上的改变十分艰难，而更为艰难的是，即使有了这种改变也并不意味着万事大吉，许多动物还需要改变它们的生活方式和生理结构，而在这种改变的过程中，动物们的生存能力会降低，存活的机率会下降。

　　由此看来，培养“光合鱼”就没有想象中的那么简单了，因为这首先必须让鱼充分地暴露在阳光下，还需要它们有倾向于透明的皮和鳞，以便阳光能照进体内细胞中,这种鱼还必须能抵制紫外线。即使如此，它们也只能生活在热带地区，那里有充足的阳光，清澈的水和稳定的气温。更何况，绝大多数“光合动物”只能从它们的光合过程中得到一些速成的碳水化合物，而蛋白质、维生素和矿物质则必须来自于进食，所以科学家们认为，“光合鱼”即使真的能够成为现实，对改善人类的饮食也没有多大的意义。

　　不过这样的观点也只是着眼于眼前的科技而言的，假若人类的基因科学在未来有了大踏步的发展，那就保不准会发生什么事了。也许真有一天我们会拥有一种奇妙的“光合鱼”，到那时，你只需打开电灯就可以喂饱你的宠物鱼了。

　　【责任编辑】庞云