神奇的“光合動物”

　　地球上的生命是依靠太陽的能量生存的，而光合作用是唯一能捕捉此能量的重要生物途徑。光合作用是植物、藻類和某些細菌利用葉綠素，在光的照射下，將水、二氧化碳轉化為有機物。這個世界上有沒有“光合動物”呢？未來人們能否依賴那些無需進食的“光合動物”來緩解食物短缺的危機呢？
　　
　　水生“光合動物”
　　
　　這個想法聽起來很可笑，但大自然卻并不覺得這有什么不可以，因為它已經向我們提供了一些有趣的“范本”——依賴陽光生存的“光合動物”。這些動物用光合作用獲取“食物”，其中有為人們所熟悉的熱帶珊瑚、海綿、海葵、海鞘、水螅以及一些雙殼類動物，這些動物都能部分地從太陽那里獲取能量。事實上，“光合動物”早就在為人類提供食物了，例如巨人蚌，它們出現在人類的餐桌上至少已有十萬年的歷史了。
　　“光合動物”的外表和行為是不是很像植物呢？其實并非如此。很多“光合動物”是行動自如的，例如“光合”扁形蟲，它們的身長可超過15毫米，在很多地方都有大量存在，再比如倒立水母和海蛞蝓，它們也依賴陽光獲得能量。
　　在這份動物名單上沒有脊椎動物，然而事情正在發生變化。科學家們很早就發現有些兩棲動物卵的黏稠物質上生長著一些藻類，這些藻以兩棲動物胚胎的廢棄物為食物，同時又為這些胚胎提供氧氣，藻和胚胎在這里相互受益，形成了一種完美的“雙贏”局面。現在人們又發現一種螈走得更遠。雌性的斑點真螈將藻細胞儲存在它們的輸卵管里，有些還附著在它們的卵上，更不可思議的是，這些藻并不是僅僅在卵外生長，它們也進入到了蠑螈正在發展著的胚胎細胞中，消耗能量的線粒體簇環繞著這些藻細胞，它們貪婪地吸取著藻細胞上的糖和氧。
　　科學家們還沒有肯定蠑螈胚胎是在從藻上獲取食物，而且看上去成年的蠑螈也不大可能從藻那里“討生活”，它們整天呆在苔蘚和石塊下，皮膚也很黑，不大容易被陽光穿透。不過這種現象畢竟顯示，“光合”過程出現在了一種脊椎動物身上，盡管這個過程可能僅僅只占整個生命周期的一個短小部分。
　　
　　動物們的光合“策略”
　　
　　由此看來，動物們似乎并不是不懂得“光合作用”，但它們為什么不像植物那樣喜歡這種生活方式呢？有些科學家說，這是因為對于大多數動物來說，“光合作用”不是一個劃算的“買賣”，付出超出了所得，對于這種吃力不討好的事，進化是不會認可的。但也有一些科學家持不同的看法。
　　可以肯定的是，一些“光合動物”已經適應了呆在陽光下的生活方式，其中的一些，例如水螅和水母甚至為了接受陽光進化出了半透明的身體；還有一些，例如海葵、珊瑚進化出了類似植物的枝狀結構；扁形蟲、一些海蛤蝓也有了扁平的，像樹葉一樣的形狀。這些都是為了最大限度地接收陽光，并從陽光中得到能量。但動物的光合作用面臨著很多障礙，例如，即使成年的斑點真螈能用光合作用從陽光中獲得一些能量，它們由此而承載的風險也是不容忽視的，這個風險就是它們白天必須暴露在陽光下，這是一種在生存競爭中得不償失的行為，所以進化不會讓它走得更遠。
　　即便如此，光合作用依然在動物中有限地存在著，眼斑多葉鰓海天牛整天把身子埋在沙中，它們的光合細胞存在于皮下，它們的身體也不是枝狀和扁平的，但它們還是從光合作用中得到了益處。一些海綿擁有硅質的骨骼，這種骨骼的作用很像光纖電纜，陽光被這種“光纜”傳導到了海綿體內的細胞中。
　　也許最不可思議的光合作用存在于巨人蚌的身體中，盡管這種動物有很厚的殼和相對較小的身體表面，但巨人蚌依然能夠僅僅依靠陽光就存活10個月。科學家認為，巨人蚌的這種本領表明它們一開始就懂得從光合作用那里獲得益處，否則它們很難進化出這樣的能力來。
　　事實上，人們已經在一些雙殼類、貝類和蛤蝓的身體中發現了一些藻類，它們是依賴能穿透貝殼的低強度陽光存活的，而它們的“主人”則依賴這些藻類獲得一部分食物。
　　
　　獲取葉綠體
　　
　　光合作用是一種把光線轉變成能量的機制，在植物中，這種機制來自葉綠體，它是藍藻細菌的產物，是植物的祖先在25億年前吸收藍藻細菌的結果。對植物而言，當藍藻細菌轉變成葉綠體時，大部分藍藻細菌的基因也進入到了植物的基因組中，這其中就包括一些維持葉綠體正常工作所需的基因。然而動物的祖先沒有葉綠體，動物們必須設法自己獲取它。“光合”海蛞蝓靠吞食藻類獲取葉綠體，這些葉綠體進入到它們的內臟細胞中，而那些內臟又向樹枝一樣延伸到海蛞蝓身體中的各個部分，于是海蛞蝓便有了很大的接收陽光的表面積，為捕捉陽光提供了便利。但海蛞蝓并沒有維持葉綠體正常工作所需的基因，所以它們必須經常更換葉綠體，每幾天，或者每幾個星期就要更換一次。奇怪的是，在這方面翠綠的綠葉海蛞蝓卻是個例外，成年的綠葉海蛞蝓通過食用一種特殊的藻類獲取葉綠體，它們進食一次能維持10個月的生存所需。有科學家推測，綠葉海蛞蝓也許已經獲得了控制葉綠體正常工作所需的一些基因，不過這種觀點還沒有得到證實。
　　
　　會出現“光合魚”嗎？
　　
　　對于動物來說，采用光合的生活方式就好比在海灘上曬日光浴，弄不好也會受到陽光的傷害。陽光中的紫外線是動物們面臨的一大難題，對陸生動物尤其如此，假若它們整天呆在陽光下就很容易受到紫外線的傷害，這也是為什么“光合動物”都是水生動物的主要原因。另一個動物們面臨的問題是，要保持和維護“光合”的機制，動物們不得不在身體結構上做出妥協以便同時擁有兩套“工具”，這樣它們就能夠既“光合”也進食。例如“光合”海葵就擁有長短兩種觸須，長的用于晚上捕食，而那包含著藻類的短觸須則用于捕獲陽光。
　　對于絕大多數動物來說，這種機體上的改變十分艱難，而更為艱難的是，即使有了這種改變也并不意味著萬事大吉，許多動物還需要改變它們的生活方式和生理結構，而在這種改變的過程中，動物們的生存能力會降低，存活的機率會下降。
　　由此看來，培養“光合魚”就沒有想象中的那么簡單了，因為這首先必須讓魚充分地暴露在陽光下，還需要它們有傾向于透明的皮和鱗，以便陽光能照進體內