Rośliny wykorzystują fotosyntezę do pozyskiwania znacznej części energii poprzez komórki wypełnione chlorofilem – zwane chloroplastami – które przekształcają światło słoneczne w energię podtrzymującą życie. Z drugiej strony zwierzęta nie są naturalnie zdolne do wytwarzania chloroplastów. Większość ekspertów zgodziła się, że bioinżynieria komórek hybrydowych nie jest w stanie umożliwić stworzeniom pozyskiwanie energii lub składników odżywczych (innych niż witamina D) ze słońca. Tymczasem według badań zespołu z Uniwersytetu Tokijskiego opublikowanych w „Proceedings of the Japan Academy” przyszłość wypełniona planimalnymi komórkami zdolnymi do fotosyntezy może stać się rzeczywistością. – Myśleliśmy, że chloroplasty zostaną strawione przez komórki zwierzęce w ciągu kilku godzin po ich wprowadzeniu. Okazało się jednak, że funkcjonowały one przez okres do dwóch dni, a transport elektronów w ramach aktywności fotosyntetycznej działał – mówi autor artykułu Sachihiro Matsunaga.

Zespół Matsunagi najpierw zebrał chloroplasty z czerwonych alg i umieścił je w kulturach komórek pochodzących od chomików. Następnie monitorował zdrowie i wzrost struktur komórkowych przy użyciu wielu metod obrazowania, takich jak mikroskopia elektronowa, superrozdzielcza i konfokalna. W tzw. międzyczasie naukowcy wykorzystali fluorometrię z modulacją amplitudy impulsów w celu udokumentowania i pomiaru transportu elektronów poprzez aktywność fotosyntetyczną. Tam, gdzie było światło, tam była energia, co oznacza, że komórki chomika wypełnione chloroplastem czerpały korzyści z fotosyntezy. – O ile nam wiadomo, jest to pierwsze doniesienie o wykryciu fotosyntetycznego transportu elektronów w chloroplastach wszczepionych do komórek zwierzęcych – zauważa Matsunaga.

Przez okres dwóch dni zmodyfikowane komórki zwierzęce wykazywały wyższe tempo wzrostu komórek, co sugeruje, że nowe chloroplasty oferowały paliwo węglowe dla swoich gospodarzy. Chociaż wyniki eksperymentu mogą wykreować wizje, w których pewnego dnia większość codziennego pożywienia będzie można uzyskać poprzez opalanie, na razie nie będzie to możliwe. Badania te są jednak obiecujące dla naukowców, a także szerszej – społeczności medycznej. Hodowane w laboratoriach tkanki, takie jak sztuczne narządy, skóra do przeszczepów, a nawet sztuczne mięso, składają się z wielu warstw komórek, ale często kultury komórkowe mają trudności z proliferacją (dzieleniem się komórki) i przetrwaniem z powodu niedotlenienia lub niskiego poziomu tlenu. Jeśli naukowcy będą w stanie wprowadzić chloroplasty do tych komórek, wówczas dodatkowy tlen mógłby być pozyskiwany poprzez fotosyntezę indukowaną promieniowaniem świetlnym. Hipotetycznie sprawiłoby to, że laboratoryjne kultury komórkowe byłyby łatwiejsze do uzyskania, tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska.

Naukowcy z powodzeniem zmodyfikowali już ścieżki metaboliczne w organizmach nieroślinnych, takich jak bakterie E. coli i drożdże, aby poradzić sobie z wiązaniem węgla – procesem przekształcania węgla nieorganicznego w związki organiczne w celu magazynowania energii i innych potrzeb biologicznych. Jeśli dodatkowe modyfikacje genomowe mogą zostać zastosowane w kulturach komórkowych w celu podtrzymania lub nawet przedłużenia fotosyntezy, to ostatecznie „produkty fotosyntezy [mogą być – przyp. red.] kompatybilne z metabolizmem komórek gospodarza w komórkach ssaków” – pisze zespół badawczy. Matsunaga jest przekonany o dalszych postępach. – Spodziewamy się, że komórki planimalne będą przełomem, który w przyszłości może pomóc nam w osiągnięciu „zielonej transformacji” w kierunku społeczeństwa neutralnego pod względem emisji dwutlenku węgla – wyraża nadzieję badacz.