За първи път в историята бе постигната фотосинтеза в животински клетки

След десетилетия неуспешни опити учените най-накрая успяха да накарат животински клетки да фотосинтезират!

Засега изследователите са успели да постигнат това само при култивирани клетки – което означава, че макар хранещите се със слънчева светлина бозайници да са все още далеч от реалността, в крайна сметка може да успеем да използваме тази технология за медицински цели или за създаване на месо в лаборатория.

Повечето растения (както и водораслите) използват хлоропласти, за да приемат енергията на слънчевата светлина, която смесват с вода и въглероден диоксид, за да произвеждат въглехидратите, необходими за растежа им, като отделят кислород като страничен продукт. От години учените мечтаят да създадат фотосинтезиращ добитък, чието изхранване би било по същество безплатно и с отрицателен въглероден отпечатък.

Проблемът обаче е, че имунната система на животните е склонна да унищожава хлоропластите в момента, в който те бъдат въведени в клетките им, поради което никой досега не е успял да ги накара да се закрепят. А дори и тези органели да намерят начин да оцелеят след подобна атака, те едва ли ще могат да функционират в сравнително горещата среда на животинската клетка, където температурата обикновено е около 37°C.

За да заобиколят тези проблеми, изследователите използват изолирани хлоропласти от вид примитивно червено водорасло, наречено Cyanidioschyzon merolae – или накратко шизон – което расте във вулканични горещи извори в Италия и е способно да фотосинтезира при температури над 37°C. И вместо да вкара тези хлоропласти в животински клетки, екипът ги добавя към култура, която след това се подава на клетки от яйчници на китайски хамстер.

Представяйки своите резултати в ново изследване, авторите разкриват, че скоро след това двудневно съвместно култивиране 1% от клетките са станали „богати на хлоропласти“, което означава, че са приели 7 или повече хлоропласти. В други 20% от клетките са открити между 1 и 3 хлоропласта.

Важното е, че тези внесени хлоропласти проявяват активност в продължение на още два дни, през които клетките-гостоприемници растат с ускорени темпове. Това показва, че действително е протичала фотосинтеза, като хлоропластите са могли да служат като източник на въглерод.

„Нашето изследване е първото, в което се измерва фотосинтетичната активност на хлоропласти в клетки на бозайници“, пишат авторите в изследването.

„Очакваме тези клетки да бъдат факторът, който променят правилата на играта и в бъдеще да ни помогнат да постигнем „зелена трансформация“ към по-неутрално по отношение на въглеродните емисии общество“, допълва в изявлението си водещият изследовател Сачихиро Мацунага.

Китайски хамстер (Cricetulus griseus)

Колкото и страхотен да е този пробив, по-нататъшните наблюдения разкриват, че внесените хлоропласти започват да се разграждат след два дни и са напълно унищожени до четвъртия. Следователно е необходима допълнителна работа за усъвършенстване на техниката, въпреки че изследователите вече са видели достатъчно, за да предположат, че техният „подход, основан на синтетичната биология, може да послужи като основа за създаване на изкуствено фотосинтезиращи животински клетки“.

„Вярваме, че тази работа ще бъде полезна за клетъчно-тъканното инженерство“, казва Мацунага. По-специално, той вижда технологията като потенциална промяна на играта за производството на „лабораторно отгледани тъкани, като изкуствени органи, изкуствено месо и кожи“.

Понастоящем създаването на такива многослойни клетъчни продукти е сложно, тъй като липсата на кислород между слоевете възпрепятства деленето на клетките и следователно ограничава растежа. Въпреки това Мацунага казва, че „чрез смесване на имплантирани с хлоропласти клетки, кислородът може да се доставя чрез фотосинтеза при облъчване със светлина, като по този начин се подобряват условията вътре в тъканта, за да се даде възможност за растеж“.

Така че, макар че фотосинтезиращите говеда едва ли ще се появят по поляните в близко бъдеще, планималните клетки все още могат да играят важна роля както в производството на храни, така и в медицината.