Ученые изобретают хомяков на солнечных батареях

Исследователи с удивлением обнаружили, что им удалось вырастить клетки животных, способные к фотосинтезу. Это достижение, ранее считавшееся невозможным, стало возможным благодаря двум ключевым компонентам: красным водорослям и клеткам хомяков.

Растения получают большую часть своей энергии благодаря фотосинтезу, используя клетки, наполненные хлорофиллом, известные как хлоропласты. Эти структуры преобразуют солнечный свет в жизненно необходимую энергию. Однако животные не обладают естественной способностью производить хлоропласты, и большинство экспертов считали, что создание гибридных клеток, способных получать энергию или питательные вещества от солнца, невозможно.

Клетки способны работать от солнечной энергии

Однако, согласно исследованию, проведенному группой ученых из Токийского университета и опубликованному в «Трудах Японской академии», будущее, наполненное «планарными» клетками, способными к фотосинтезу, может стать реальностью.

— Мы предполагали, что хлоропласты будут разрушены клетками животного в течение нескольких часов после внедрения. Однако мы с удивлением обнаружили, что они продолжали функционировать до двух дней, и фотосинтетическая активность была очевидна, — сказал в своем заявлении автор статьи Сатихиро Мацунага.

Команда Мацунаги начала с извлечения хлоропластов из красных водорослей и помещения их в культуры клеток, полученных из организма хомяков. Затем они использовали различные методы визуализации, такие как электронная, конфокальная и сверхразрешающая микроскопия, чтобы наблюдать за здоровьем и ростом клеточных структур.

Тем временем исследователи применили стратегию, основанную на вспышках света, под названием «флуорометрия с амплитудной модуляцией импульсов», чтобы документировать и измерять перенос электронов в процессе фотосинтетической активности. Там, где был свет, была энергия, а это означало, что клетки хомяков, в которые были помещены хлоропласты, получали пользу от фотосинтеза.

— Насколько нам известно, это первое зарегистрированное обнаружение фотосинтетического переноса электронов в хлоропластах, имплантированных в клетки животных, — объяснил Мацунага.

Загар вместо еды

В течение двух дней модифицированные клетки животных демонстрировали более высокую скорость роста, что свидетельствует о том, что новые хлоропласты обеспечивали углеродным топливом своих хозяев. Хотя эти результаты могут вдохновлять на мысль о том, что однажды вы сможете получать большую часть своего ежедневного рациона, просто загорая на солнце, на данный момент последствия гораздо более локальны. Тем не менее, они открывают новые горизонты для исследователей и медицинского сообщества в целом.

По словам Мацунаги, выращенные в лаборатории ткани, такие как искусственные органы, трансплантаты кожи и даже искусственное мясо, состоят из нескольких слоев клеток. Однако часто клеточные культуры не могут размножаться и выживать из-за гипоксии, или низкого уровня кислорода. Если бы ученые могли надежно внедрять хлоропласты в эти клетки, то дополнительный кислород можно было бы получать с помощью фотосинтеза, вызванного световым излучением. Это гипотетически сделало бы выращивание клеточных культур в лаборатории более простым, дешевым и экологичным.

Углеродно-нейтральное будущее

В своем исследовании ученые отмечают, что предыдущие эксперименты показывают, что это не такие уж недостижимые цели. Ученые уже успешно модифицировали метаболические пути в организмах, не относящихся к растениям, таких как бактерии E. coli и дрожжи, чтобы они могли фиксировать углерод — процесс преобразования неорганического углерода в органические соединения для хранения энергии и других биологических нужд. Если к клеточным культурам можно будет применить дополнительные геномные модификации для поддержания или даже продления фотосинтеза, то в конечном итоге продукты фотосинтеза могут быть совместимы с метаболизмом клеток млекопитающих.

— Мы ожидаем, что планимальные клетки станут революционными и в будущем помогут нам осуществить «зеленую трансформацию» и создать более углеродно-нейтральное общество, — сказал Мацунаги.

Генетическое редактирование улучшает вкус современных помидоров. Ученые создали новый сорт с повышенным содержанием сахара. О том, можно ли таким образом прокачать другие овощи, фрукты и ягоды, читайте в материале 56orb.