Животные на солнечной энергии: учёные создали первые фотосинтезирующие клетки

Ученым впервые удалось заставить клетки животных фотосинтезировать. Пока это достижение ограничивается культивированными клетками в лаборатории, но в перспективе технологии могут найти применение в медицине или создании искусственного мяса.

Большинство растений и водорослей используют хлоропласты для преобразования солнечного света в энергию, смешивая его с водой и углекислым газом для выработки углеводов, одновременно выделяя кислород. Долгое время ученые мечтали создать фотосинтезирующих животных, что позволило бы снизить затраты на их кормление и улучшить экологическую ситуацию. Однако основная трудность заключается в том, что иммунная система животных разрушает хлоропласты сразу после их введения в клетки. Даже если хлоропласты смогли бы выжить в такой среде, они едва ли функционировали бы при температуре около 37°C, характерной для клеток животных.

Для преодоления этих проблем исследователи использовали хлоропласты примитивных красных водорослей Cyanidioschyzon merolae, способных фотосинтезировать при температурах выше 37°C. Вместо того чтобы вводить эти хлоропласты непосредственно в клетки животных, их добавили в культуру, которой затем кормили клетки китайского хомячка.

Через два дня эксперимента один процент клеток стали «богатыми на хлоропласты», содержащими семь и более хлоропластов, а еще 20 процентов клеток имели от одного до трех хлоропластов. Важно, что эти внедренные хлоропласты были активны на протяжении еще двух дней, в течение которых клетки-хозяева росли с повышенной скоростью. Это говорит о том, что фотосинтез действительно происходил, а хлоропласты могли служить источником углерода для клеток.

Несмотря на это значимое достижение, дальнейшие наблюдения показали, что хлоропласты начинают разрушаться после двух дней и полностью исчезают к четвертому дню. Для достижения устойчивого результата требуется доработка методики. Исследователи уже видят потенциал своего подхода для создания искусственно фотосинтезирующих клеток животных.

Эти клетки могут сыграть важную роль в инженерии тканей и создании лабораторно выращиваемых тканей, таких как искусственные органы, мясо и кожные покрытия. Одной из проблем при создании многослойных тканей является недостаток кислорода между слоями, что препятствует делению клеток и замедляет рост. Интеграция клеток с хлоропластами может помочь снабжать клетки кислородом за счет фотосинтеза, улучшая условия для роста тканей.

Хотя фотосинтезирующие животные в ближайшее время на фермах не появятся, клетки, способные к фотосинтезу, могут стать важным шагом в развитии пищевой промышленности и медицины.