趙禮明

植物通過光合作用為自己儲存能量，然后草食動物通過食用植物的果實、種子乃至莖稈來攝取能量，肉食動物再通過捕食草食動物來維持生命并且不斷繁衍。除極少數(shù)可以通過其他方式獲取能量的微生物之外，綠色植物的光合作用可以說是地球上一些生物生存繁衍的能量源泉。

化石能源是古代動植物遺體埋藏在地下形成的，其中蘊藏的能量其實也來源于太陽能，只不過對于現(xiàn)代人來說，這種不可再生的能源實在是大自然慷慨的饋贈——因為缺乏必要的各種環(huán)境與條件，即使我們現(xiàn)在再把柴草秸稈等埋在地下，也不可能再形成化石能源。

以現(xiàn)代工業(yè)對化石能源的依賴程度來看，能源危機絕不是某些研究人員的危言聳聽，保守估計，即便保持現(xiàn)在的消耗速度，地球上的石油資源也不過僅僅維持未來幾十年的使用儲備，更何況隨著工業(yè)發(fā)展的日新月異，以及人類對生活舒適度的過度追求，人類對化石能源的需求量還在與日俱增。

有科幻小說作者提出近乎瘋狂的想法——能否在人體皮膚組織內(nèi)植入葉綠素，讓人體像綠色植物一樣進行光合作用，那樣最起碼人類將不再為食物而擔(dān)心。以此類推，古代那些宣稱可以辟谷的仙人，是否已經(jīng)具備了這種能力，能夠直接利用太陽能，而無需通過飲食來攝取能量？

記得看過這樣一篇科幻小說，大意是世界瀕臨末日，土地大量沙漠化，環(huán)境已經(jīng)不再適合人類生存，一位科學(xué)家研制成功了一種特殊試劑，可以讓沙漠重新生長綠色植物。一個組織派出一群殺手來搶奪這種試劑，最后女主角為了保護這種試劑不慎把試劑滴在自己手上——她變成了一棵樹，生長在荒涼的大漠深處，保護著這片她深愛的土地。

這樣的結(jié)局凄美而深刻，然而除去類似的倫理爭議，單純從技術(shù)的層面分析，動物或者人類能否借助葉綠素實現(xiàn)“光合作用”呢？

答案“幾乎”是否定的！葉綠素在植物體內(nèi)“如魚得水”，發(fā)揮著重要作用，但其化學(xué)性質(zhì)不很穩(wěn)定，光、酸、堿、氧化劑等都有可能使其分解；而葉綠素需要在葉綠體內(nèi)才能發(fā)揮作用，且需要各種色素以及與光合作用相關(guān)的酶協(xié)同作用。對酶來說，它對工作溫度的要求極其苛刻，而植物和動物的“體溫”顯然差別很大。

日本和英國的科學(xué)家曾以大鼠等實驗動物作為研究對象，分析在它們的血液中注入葉綠素的反應(yīng)，結(jié)果令人驚訝——注入葉綠素的實驗動物比對照組動物體內(nèi)紅細(xì)胞數(shù)量顯著增加。科學(xué)家分析，由于葉綠素富含鐵元素，所以為紅細(xì)胞的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。而日本攝南大學(xué)的研究小組則發(fā)現(xiàn)，葉綠素有著極強的解毒作用，以臭名昭著的二噁英為例，動物實驗證明：如果在老鼠的食物內(nèi)添加20%含有葉綠素的食物，可以使二噁英的排出量增加3.63倍。諸多實驗事實表明，葉綠素的醫(yī)療保健功能值得期待。

但這仍然只是葉綠素的利用層面，人類或者其他動物距離“光合作用”還是遙遙無期。

2010年，來自美國亞利桑那大學(xué)的一份研究報告讓專業(yè)研究者發(fā)現(xiàn)了一絲曙光——生物學(xué)家南?！つm和泰勒·賈維克發(fā)現(xiàn)豌豆蚜在某種特定條件下可以像植物一樣為自身生產(chǎn)類胡蘿卜素。研究者們研究了不同條件下豌豆蚜體態(tài)特征的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：豌豆蚜跟許多其他動物一樣，能夠根據(jù)環(huán)境改變身體的顏色。在溫度適宜的環(huán)境中，豌豆蚜可以產(chǎn)生中等程度的類胡蘿卜素來讓身體變?yōu)殚冱S色；在冰冷的環(huán)境中，豌豆蚜?xí)a(chǎn)生大量的類胡蘿卜素讓身體呈現(xiàn)綠色；在缺乏資源的環(huán)境中，豌豆蚜?xí)兊脹]有顏色，整個身體趨近于白色。

研究者對豌豆蚜體內(nèi)的ATP（三磷酸腺苷）濃度進行了測試，這是一種常用的測量生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的方式。結(jié)果讓人驚訝——綠色豌豆蚜可以比白色豌豆蚜制造出更多的ATP，而橘黃色豌豆蚜在陽光照射條件下產(chǎn)生的ATP也要比黑暗條件下產(chǎn)生的多得多。

研究者還搗碎了橘黃色的豌豆蚜，并且清空了它們體內(nèi)的類胡蘿卜素，以此來證明正是類胡蘿卜素吸收了陽光轉(zhuǎn)化了能量。所有反饋信息都指向這種合成色素對光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)有作用，而在這個系統(tǒng)中豌豆蚜可以從太陽光中獲得能量。

豌豆蚜本來靠吸食植物嫩芽中的汁液為生，科學(xué)家們分析這也許是這種生物應(yīng)對環(huán)境的一種備用能力——當(dāng)周圍環(huán)境不足以為它們提供所用能源的時候，它們就會啟用這種能力來應(yīng)對較為惡劣的處境。

無論如何，這種研究為人工模擬光合作用提供了理論依據(jù)，它意味著當(dāng)技術(shù)達到了一定程度，人們可以采取更加靈活多變的形式來直接利用太陽能，而不僅僅依賴于化石能源。

編輯/梁宇清