假如人类可以进行光合作用,能不能把植物的叶绿素植入人类的dna中,让人像植物一样从阳光中获取能量,不再需要

假如人类可以进行光合作用。这是一个听起来相当疯狂的设想:能不能把植物的叶绿素植入人类的 DNA 中,让人像植物一样从阳光中获取能量,不再需要进食?听起来像是个科幻小说里的情节,但这确实有科学依据。 首先,我们来算算光合作用能给人类提供多少能量。成年人的皮肤面积大约为1.9平方米,假设理想状态下,人有一半的皮肤可以接受阳光照射,也就是1平方米。太阳能在到达大气层顶部时是1361瓦每平方米,而经过大气衰减后,到达地面的能量最高不超过342瓦每平方米。再考虑到光合作用的效率一般在3%到6%之间,取最高值6%。 这么算下来,一个小时内1平方米皮肤能产生的能量是:342瓦每平方米乘以6%,再乘以1平方米,再乘以3600秒(也就是一个小时),得到73872焦耳。如果一个人一天晒12个小时太阳,就能得到73872焦耳乘以12等于886464焦耳,约等于212千卡。 不过这个数字只是理论值。实际情况中会有很多因素影响结果:太阳不会一直直射在人身上;空气中的灰尘和水汽会削弱阳光;人体不可能全身都接触到阳光;日照时间也有限。所以实际能获取的能量大概只有理论值的十分之一左右。假设一天能晒12个小时太阳(地球上日照最长的地方是撒哈拉沙漠,平均每天11小时45分),那么一个人通过光合作用最多能获得约21千卡的能量。 对于人类来说,200千卡的能量相当于什么呢?正常人每天需要摄入1500到2300千卡的能量。所以仅仅靠光合作用获取能量是远远不够的。即使达到最理想的状态(晒12个小时太阳),一个人也只能获得一天所需能量的一小部分。 不过还有一个问题需要考虑:光合作用需要大量的水。撒哈拉沙漠这么干旱的地方连草都不长,更别说人类了。此外,长时间暴露在强烈的阳光下对恒温动物来说也是巨大的负担。 那么要想实现这种光合作用的人会不会变成累赘呢?或者说会不会变成植物?这个问题其实很复杂。因为如果要最大化利用太阳能,一个人就必须一动不动地等待阳光照射到自己身上。这显然不是人类适应环境的方式。 还有网友提出过一些改进方案:比如扩大身体表面积或者让皮肤长出叶子来增加光合作用效率。但这些都没有什么实际意义。因为即使把所有皮肤都铺开接收阳光(这种情况已经算最极端的情况了),所能获得的能量也不会超过本文计算出的理论值。 另外一些人觉得既然人类可以进化出其他技能,为什么不能进化出更高效率的光合作用呢?其实负责进行光合作用的是叶绿体这种细胞器,它已经存在于地球上几十亿年了。人类细胞里有许多线粒体都没有因为人类进化而变得特殊起来,为什么要要求叶绿体为了人类而特殊进化呢? 不过随着基因编辑技术的发展,把叶绿体植入人体DNA理论上是可行的。但这里还有一个问题:即使植入了叶绿体进行光合作用,我们的身体能不能承受得住巨大的紫外线辐射呢?比如会不会被晒伤? 最后是关于未来可能发生的变化:如果未来真的出现了能进行光合作用的人类或者人造生物体系那么谁掌握了人造光源的技术谁就能掌握核心科技因为人造光源也能让植物进行光合作用但是同样的问题也会出现:我们的身体能不能承受住这种高强度的光线? 总之在追求突破自然限制、拓展生存方式的过程中,这个大胆而又充满想象力的设想或许会为我们打开一扇新的窗户。