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“光合动物”是什么,它们和植物一样也能进行光合作用吗?

今天小编为大家带来了一篇《“光合动物”是什么,它们和植物一样也能进行光合作用吗?》的文章,感兴趣的读者朋友可以跟着小编一起看一看。

地球上的生命依赖于太阳的能量,而光合作用是获取这种能量的唯一重要的生物学途径。光合作用是指植物、藻类和一些细菌在光照下利用叶绿素将水和二氧化碳转化为有机物。世界上有“光合动物”吗?人们在未来能否依靠无需进食的“光合动物”来缓解粮食短缺危机?

水生“光合动物”

这个想法听起来很荒谬,但大自然并不认为这是不可能的,因为它为我们提供了一些有趣的“模型”——依靠阳光生存的光合动物。这些动物利用光合作用获取“食物”,包括常见的热带珊瑚、海绵、海葵、海鞘、和一些双壳类动物,它们都可以部分地从太阳获得能量。事实上,“光合动物”为人类提供食物已经有很长一段时间了,比如在人类餐桌上生存了至少10万年的巨型蛤蜊。

光合动物看起来和行为像植物吗?事实并非如此。许多“光合动物”可以自由活动,如“光合”扁虫,其体长可以超过15毫米,在许多地方都很丰富,

如倒立水母和海蛞蝓,它们也依靠阳光获取能量。

在这份名单上没有脊椎动物,但情况正在改变。科学家早就发现一些两栖动物的卵在黏稠物质上生长一些藻类。这些藻类以两栖胚胎的排泄物为食,并为这些胚胎提供氧气。藻类和胚胎在这里相互受益,形成了完美的“双赢”局面。现在发现了一种新的蝾螈。雌性斑点蝾螈在输卵管中储存藻类细胞,有些细胞仍然附着在卵细胞上。更重要的是,这些藻类不仅在卵外生长,而且还进入蝾螈正在发育的胚胎细胞。消耗能量的线粒体簇围绕着这些藻类细胞。它们贪婪地吸收藻类细胞上的糖和氧。

科学家还没有证实蝾螈胚胎是从藻类中获取食物的,看来成年蝾螈不大可能从藻类中“谋生”。它们整天呆在苔藓和石头下面,皮肤很黑,不容易被阳光穿透。然而,这一现象毕竟表明“光合”过程发生在脊椎动物身上,尽管它可能只占整个生命周期的一小部分。

动物们的光合“策略”

由此看来,似乎动物不知道光合作用,但它们为什么不像植物那样喜欢这种生活方式呢?有科学家说,这是因为对大多数动物来说,“光合作用”并不是一项划算的“生意”,付出超出了所得,而进化论也不会承认这种吃力不讨好的事情。但是有些科学家有不同的观点。

可以肯定的是,一些“光合动物”已经适应了待在阳光下的生活方式,其中一些动物,

如水螅和水母,甚至进化出半透明的身体来接受阳光;另一些动物,如海葵和珊瑚,进化出类似植物的树枝状结构;

扁虫和一些海蛞蝓也有扁平的,叶子状的形状。所有这些都是为了尽可能多地接收阳光并从中获取能量。但动物的光合作用面临许多障碍。例如,即使成年斑点真蝾螈可以通过光合作用从阳光中获得一些能量,它们所带来的风险也不容忽视。风险在于它们必须在白天暴露在阳光下,这是一种在生存竞争中不会有回报的行为,因此进化不会让它走得更远。

尽管如此,动物的光合作用仍然有限。眼斑多叶鳃海天牛整天把身子埋在沙中。它们的光合细胞在皮肤下。它们的身体不是分枝或扁平的,但它们仍然受益于光合作用。有些海绵拥有硅质骨骼,其作用很像光纤电缆,将阳光传输到海绵内的细胞。

也许最不可思议的光合作用形式是在巨大的蛤蜊中发现的,尽管蛤蜊的壳很厚,体表相对较小,但光靠阳光就可以存活10个月。科学家认为,巨型贻贝的这种能力表明,它们从一开始就知道如何从光合作用中获益,否则它们将难以发展这种能力。

事实上,在一些双壳类、贝类和蛞蝓的体内发现了一些藻类。它们依靠能穿透贝壳的低强度阳光生存,而它们的“主人”则依靠这些藻类获得一些食物。

获取叶绿体

光合作用是一种将光转化为能量的机制。在植物中,这种机制来自叶绿体,叶绿体是蓝藻的产物,是25亿年前植物祖先吸收蓝藻的结果。

对于植物来说,当蓝藻转化为叶绿体时,蓝藻的大部分基因也进入植物基因组,包括维持叶绿体正常工作所需的一些基因。然而,动物的祖先没有叶绿体,动物必须自己设法获得叶绿体。”光合“海蛞蝓通过吞食藻类获得叶绿体。这些叶绿体进入它们的内脏细胞,这些内脏像树枝一样延伸到身体的各个部位。

因此,海蛞蝓有很大的表面积来接收阳光,这为捕捉阳光提供了便利。但是海蛞蝓没有保持叶绿体正常工作所需的基因,所以它们必须经常、每隔几天或每隔几周改变一次叶绿体。奇怪的是,绿叶海蛞蝓是个例外。成年绿叶海蛞蝓通过食用一种特殊的藻类获得叶绿体,这种藻类一次能维持10个月。科学家推测绿叶蛞蝓可能获得了一些控制叶绿体正常运转所需的基因,但这一观点尚未得到证实。

会出现“光合鱼”吗?

对动物来说,光合生活方式就像在海滩上晒日光浴。如果做得不对,会被太阳伤害。太阳紫外线对动物来说是个大问题,特别是对陆生动物。如果它们整天呆在阳光下,就容易受到紫外线的伤害,这也是“光合动物”是水生动物的主要原因。动物的另一个问题是,要维持和维持“光合作用”的机制,就必须妥协自己的身体结构,这样才能同时拥有两套“工具”,既能“光合作用”,又能进食。例如,“光合”海葵有两种触须,长的和短的,用于夜间捕猎,而含有藻类的短触须则用于捕捉阳光。

对于绝大多数动物来说,这种身体上的变化是非常困难的,甚至更为困难的,即使有了这种变化并不意味着一切都会好起来,很多动物仍然需要改变自己的生活方式和生理结构,在这种变化的过程中,动物的生存能力会降低,生存的可能性会降低。

看来,“光合鱼”的培育并不像想象的那么简单,因为首先,鱼必须完全暴露在阳光下,它们需要有透明的皮肤和鳞片,这样阳光才能照射到体内的细胞中,鱼也必须能够抵御紫外线。即便如此,它们也只能生活在热带地区,那里有充足的阳光、清澈的海水和稳定的温度。更重要的是,大多数“光合动物”只能从光合作用过程中获得一些快速生长的碳水化合物,而蛋白质、维生素和矿物质必须来自于饮食,因此科学家认为,即使“光合鱼”真的能成为现实,但对改善人类饮食意义不大。

然而,这样的观点只关注当前的技术。如果人类基因科学在未来取得了巨大的进步,肯定会有一些事情发生。也许有一天我们会有一条美妙的“光合鱼”。到那时,你只需要把灯打开就能喂饱你的宠物鱼了。

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