研究人员表示，他们已成功培养出能够通过光合作用获取能量的动物细胞。此前认为这是不可能的，但专家们凭借两种主要成分——红藻和仓鼠细胞——实现了这一前所未有的壮举。
植物通过含有叶绿素的细胞（称为叶绿体）利用光合作用，将阳光转化为维持生命的能量。而动物本身则无法生成叶绿体。大多数专家认为，通过生物工程技术制造杂交细胞，使生物体能够从阳光中获取能量或营养（除了维生素D）是不可能的。然而，根据东京大学团队发表在《日本学士院纪要》上的一项研究，未来充满能够进行光合作用的“植物动物”细胞或许能够成为现实。
“我们认为，叶绿体在被引入动物细胞数小时后就会被消化掉，”该论文的通讯作者松永幸弘（Sachihiro Matsunaga）上个月在一份声明中表示。“然而，我们发现它们能够持续工作长达两天，并且发生了光合作用的电子传递。”
松永的团队首先从红藻中提取叶绿体，然后将其植入仓鼠细胞培养物中。接着，他们利用电子显微镜、共聚焦显微镜和超高分辨率显微镜等多种成像方法监测细胞结构的健康状况和生长情况。同时，研究人员采用一种称为脉冲振幅调制荧光法的策略，通过爆发式光照来记录和测量光合作用活动的电子传递。在有光照的地方，就有能量产生——这意味着导入叶绿体的仓鼠细胞受益于光合作用。
松永解释说：“据我们所知，这是首次报道在植入动物细胞的叶绿体中检测到光合作用的电子传递。”
经过改造的动物细胞在长达两天的时间里表现出更高的细胞生长率，这表明新引入的叶绿体为宿主提供了碳基燃料。尽管这项研究结果可能激发人们对未来仅靠晒太阳就能获得大部分日常营养的设想，但目前而言，其意义更为 localized。但这并不意味着这些发现对研究人员和更广泛的医学界来说就没那么有前景。
松永表示，实验室培养的组织，如人工器官、皮肤移植片，甚至是人造肉，都由多层细胞组成。然而，细胞培养物经常因为缺氧（低氧水平）而难以增殖和存活。如果科学家们能够可靠地将叶绿体引入这些细胞，那么通过光照诱导的光合作用就可以产生额外的氧气。理论上，这将使实验室培养的细胞更容易、更便宜、更环保地生产。
研究人员在他们的研究中指出，之前的实验表明这些目标并非遥不可及。科学家们已经成功地改造了非植物生物（如大肠杆菌和酵母）的新陈代谢途径，使其能够进行碳固定——即转化无机碳为有机化合物以储存能量和其他生物学需求的过程。如果能够对细胞培养物进行额外的基因组改造，以维持甚至延长光合作用，那么最终“光合作用产物将能够与哺乳动物细胞的宿主细胞代谢兼容，”该团队写道。松永本人对未来的进一步发展充满信心。
他表示：“我们预计‘植物动物’细胞将是改变游戏规则的细胞，它们未来将有助于我们实现‘绿色转型’，迈向一个碳中和的社会。”
