生命有其固有的规则和模式。植物凭借其独特的能力，免于为生存四处奔波，这令人难以置信的能力就是“太阳能”。它们通过体内的叶绿体进行光合作用，利用阳光、水和二氧化碳就能自由生长。而你是否曾幻想过，如果人类也能进行光合作用，那会是什么样的场景？

“偷”来的叶绿体

动物无法进行光合作用，这一点似乎在大自然巨幕拉开的那一刻便已确定。光合作用？那可是植物的职责。但在神奇的自然界，总有例外。

绿叶海天牛是海蛞蝓的一种，在美美地吃完一顿“海藻大餐”后，它能将其中的叶绿体变成自己身体的一部分。这些“偷”来的叶绿体，就像自动补充的零食包，让绿叶海天牛在数月甚至长达一年的时间里从中汲取营养。

在大快朵颐时，绿叶海天牛会抓住一根长条状的海藻，用牙齿将其刺穿，然后像喝水一样啜饮里面的物质。吃下的海藻泥涌入绿叶海天牛分支众多的肠道，在那里，细胞捕获并储存完整的叶绿体，然后将海藻的其余部分分解、丢弃。

绿叶海天牛在孵化时往往呈半透明或白色，但叶绿体将它们扁平、波浪状的身体染成了令人吃惊的铜绿色。20世纪70年代，一位生物学家最早观察到绿叶海天牛的翠绿色调，称它们为“爬行的叶子”。

在脊椎动物中，也有生物可以进行光合作用，它就是斑点钝口螈。科学家早就知道这种蝾螈和藻类有共生关系，不过早期科学家一直认为这种关系是平等的，也就是两者之间独立存在，互相交换对方需要的物质来共同生存。但是在后续的研究中科学家发现，斑点钝口螈处于胚胎阶段时体内就有藻类存在了，也就是说，斑点钝口螈可以利用体内的藻类共生体进行光合作用。

绿叶海天牛和斑点钝口螈的这项特殊本领带给人们灵感——能否运用现代生物技术，创造出可以进行光合作用的动物，甚至是人类呢？ 

用植物智慧为动物细胞“充电”

菠菜，曾因“大力水手”这个卡通形象给80后、90后留下了深刻的童年回忆。如今，科学家们真正赋予了它“力大无穷”的期待。我国科学家成功从菠菜中提取出具有光合作用的“生物电池”——类囊体，并将其递送到动物体衰老病变的细胞内，以此敲开逆转细胞退变衰老的“时光之门”。值得骄傲的是，这一跨物种之间的传递在国际上尚属首次。

为何要给动物细胞“充电”？正如人类需要一日三餐补充营养一样，细胞更新代谢也需要能量和物质补给，而细胞内的能量（ATP）和还原当量（NAPDH）是细胞再生修复不可或缺的能量货币和物质货币。虽然方向已经找到，但如何将能量和物质“补给”到退变细胞？我国科学家们脑洞大开——能否设计一个“充电”装置，在细胞内可控地产生ATP和NADPH？继而，他们将目光投向了神奇的自然界。

在自然界中，植物通过吸收二氧化碳产生氧气和糖，那么能否通过植入“光合细胞器”，让植物的能量供应系统成为动物细胞补给能量的“生物电池”？数十亿年来，植物已经进化出了一个近乎完美的能量供应细胞器——类囊体，这正是一个可控、能稳定生成ATP和NADPH的“能量工厂”。研究团队选择菠菜作为原材料，成功提取并纯化了菜叶中的类囊体组分。

补给能量的“电池”就绪，“接口”在哪儿？我们都知道，人体拥有一套复杂的免疫系统，想要克服物种间的屏障进行物质传递并不简单。经过一番摸索，研究团队来了一招“瞒天过海”，用细胞自己的细胞膜来包载类囊体，让免疫系统误以为它是“自己人”，从而避免产生免疫排斥。这也就意味着，研究团队掌握了延缓动物细胞退变衰老的黑科技。

在骨关节炎治疗上实现突破

这项令人振奋的黑科技到底能发挥多大作用？为了检验这种“生物电池”是否能逆转病变细胞代谢状态，研究团队首先选择了骨关节炎的疾病模型进行概念性验证。

骨关节炎是目前临床上致畸致残的最主要原因之一，正是由于软骨细胞的能量代谢失衡，ATP、NADPH耗竭而导致关节软骨破坏。目前骨关节炎的生物治疗，还无法系统性地纠正损伤退变软骨细胞的代谢失衡，因此临床预后不佳。科研团队历经一年多的时间，不断寻求各种跨学科的技术手段，系统地验证了软骨细胞膜包封的纳米类囊体不仅可以有效逃避免疫系统清除，还能被退变的软骨细胞选择性摄取。通过体外无创化光照治疗，实现精确增强退变软骨细胞内的ATP、NADPH水平，并能维持其足够的“续航”能力，从而重塑软骨细胞的合成代谢，实现退行性骨关节炎疾病的治疗。

值得期待的是，这项研究的关键原材料源于天然植物，生物安全性高，同时细胞膜纳米涂层技术具备规模化生产潜力，未来，这一创新性技术有望在医学、生物燃料、能源化工等领域有更多新应用。

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