Большие зеленые человечки... с Земли

Есть несколько историй о том, как люди получили хлоропласты.

Вот отрывок из одной истории :

Они также наполнены бактериородопсином, обеспечивающим фотосинтез. Теперь человек может лежать на земле под солнечным светом в течение тридцати минут и поглощать всю энергию и питательные вещества, необходимые ему в течение 24 часов.

Но мне это кажется маловероятным. В другой истории люди питались солнечным светом.

Работая над этой идеей, мы наткнулись на интересную и довольно распространенную мелководную кишечнополостную под названием Hydra viridis. Эта конкретная гидра, в отличие от своих родственников, существует в симбиотических отношениях с замечательной водорослью под названием хлорелла.

В дополнение к производству своей собственной пищи, он также будет производить достаточно, чтобы поддерживать жизнь своего хозяина. «Когда хлореллы нет, гидра вынуждена есть твердую пищу, как и ее белые сородичи».

...придется поверить вам после того, как вы ничего не делали, кроме как сидели на солнце и морили себя голодом неделями подряд, не проголодавшись и не похудев.

РЕДАКТИРОВАТЬ: удалено 3 часа в день на питание/еду, так как в истории об этом прямо не говорится, а только подразумевается.

Он видит для меня, что бегущему животному нужно много сахара/энергии. Даже если мы возьмем энергию, необходимую для обработки пищи (нетривиальное количество), мне кажется, что человеку потребуется больше энергии, чем может быть обеспечено просто наличием зеленой кожи. Закон квадрата-куба и большая масса за меньшей площадью поверхности, чем у микроскопического животного.

IIRC, людям нужно около 2500-3000 калорий в день.

Рабочая кожа находится под парой слоев омертвевшей кожи, что должно повлиять на эффективность хлорофилла (насколько?)

Предполагая, что есть способ предотвратить их ликвидацию и поглощение; сколько энергии может дать группа хлоропластов в вакуолях кожи человека?

(кроме того, очень жаль, что двухнедельные испытания не говорят, когда они истекают)

Хм, цифры потребления калорий относятся к пище, которую люди плохо переваривают, есть ли у кого-нибудь данные о потреблении глюкозы/АТФ для людей? Может быть, сколько людей, которых кормят капельницей?

Каждое испытание длится две недели с момента публикации в Meta.
Другой вопрос заключается в том, почему люди создали людей для использования фотосинтеза. Любой, кто мог позволить себе эту процедуру, в любом случае мог позволить себе еду, а большинству людей нравится есть .
@TomAnderson В качестве примера: в трилогии «Война стариков» генетически модифицированные тела солдат содержат хлоропласты, чтобы дополнять, а не заменять потребление энергии из пищи. Это делается для того, чтобы обеспечить дополнительную или аварийную энергию для боя.

Ответы (1)

Ну, есть причина, по которой животные бегают и едят растения, а не наоборот. Давайте узнаем, почему:

Шаг 1: Приходящее солнечное излучение в вакууме на околоземной орбите составляет 1413 Вт / м 2 или около 1500 Вт / м 2

Шаг 2: Эффективность фотосинтеза составляет в лучшем случае от 2% до 5% при оптимальных условиях. (Я видел оценки всего 0,1%). Давайте возьмем дико оптимистичные 5%.

Шаг 3: Оцените площадь тела гуманоида до 1,5-2. м 2 . Давайте округлим до 2 и скажем половину, или 1 м 2 , может смотреть на солнце в данный момент времени.

Шаг 4: Оцените среднесуточное потребление пищи умеренно активным мужчиной примерно в 2600 калорий, или 1.1 × 10 7 Дж , так что округлите до примерно 10 миллионов джоулей. Имейте в виду, что джоуль – это ватт/секунда.

Шаг 5: (Мой любимый) Рассчитайте формулу захвата энергии как функцию притока энергии, площади, эффективности и времени: 1500 Вт / м 2 × 1 м 2 × 0,05 × 1 с "=" 75 Вт / с

Таким образом, при таком дико оптимистичном коэффициенте конверсии при идеальном солнечном свете вам потребуется, гм, 133 333 секунды, чтобы включиться в течение дня. Это будет не полчаса, не 3 часа, а 37 часов .

Имейте в виду, что в реальности даже в полдень только около 1000-1100 Вт/кв. метра на самом деле достигают земли (некоторые из них рассеиваются в атмосфере), гораздо меньше половины площади тела будет подвергаться прямому солнечному падению, а типичная эффективность фотосинтеза может быть ближе к 1%.

Поэтому, если вы не придумаете способ увеличить площадь поверхности хотя бы в 10 раз, это будет выглядеть немного сложно. Вы можете рассмотреть возможность размещения зеленых человечков в фокусном центре набора отражающих зеркал. Однако может быть немного жарко, а фотосинтез имеет оптимальный температурный диапазон .

Есть место для повышения эффективности с помощью искусственного/инженерного фотосинтеза (я имею в виду, теоретически). Это может быть то, откуда взялась первоначально указанная 3-часовая цифра - если у вас, скажем, 25% эффективности (вы также получаете немного в остальную часть дня).
Чувак, это должно быть полностью спроектировано — цифры для естественной эффективности на самом деле составляют около 0,3%.
@Dan Smolinske: Действительно ли есть место для повышения эффективности? Какие растения экспериментируют с фотосинтезом, пару миллиардов лет? При сильном давлении (я могу произвести больше семян, превзойти всех своих соседей и доминировать в мире!) для улучшения, но 3-6% (согласно en.wikipedia.org/wiki/Photosynthetic_efficiency ) — это лучшее, что они придумали. . Может быть, это лучшее возможное преобразование солнечного света в пищу?
@jamesfq Одна из проблем с генетической эволюцией в целом заключается в том, что она может достигать так называемого «ложного пика» - другими словами, может быть, чтобы получить действительно хорошую эффективность, вам сначала понадобится серия мутаций, которые снизят эффективность, прежде чем, наконец , достичь гораздо лучшее общее решение. Это означает, что он застревает — происходит отбор необходимых мутаций, если только они не происходят одновременно (что очень маловероятно). Искусственные генетические манипуляции могут сократить этот потенциальный разрыв.
@Dan Smolinske: Конечно, это теоретическая возможность, но, насколько мне известно, никто не приблизился к демонстрации более эффективного пути преобразования солнечного света в пищу или даже к предположению, как он может работать.
Солнечные батареи вместо фотосинтеза? физика.stackexchange.com/questions/109739/…
@jamesqf У нас нет техники атомного масштаба (пока), поэтому производство сахара ограничено Матерью-природой - когда у нас есть технология, я ожидаю намного лучшего, чем то, что эволюционировало. Вы можете посмотреть, скажем, на выращивание водорослей с помощью освещения, питаемого солнечными батареями с эффективностью 40%. Было бы более эффективно, если бы мы собирали солнечный свет и перенаправляли его в тот спектр, который нужен хлорофиллу.
Для фотосинтетической эффективности: цифры немного вводят в заблуждение, поскольку IIRC предполагает образование сахара и углеводов, которые затем используются для выращивания растения. Фотосинтезирующее животное будет есть, чтобы расти, и использовать фотосинтез только для «зарядки батарей». Понятия не имею, насколько велика будет разница, но это будет более эффективно, чем производство сахара из углекислого газа и воды. Зависит от неизвестного соединения для хранения энергии.
@VilleNiemi, ты же знаешь, что наши «батареи» — это АТФ, который синтезируется из глюкозы, которая является сахаром, верно?
@user3082: Re «Вы могли бы посмотреть, скажем, на выращивание водорослей с помощью освещения, питаемого солнечными батареями с эффективностью 40%». Да, и я мог бы вложить свои сбережения в Берни Мэдоффа :-) Вы можете утверждать, что можно придумать что-то лучшее, и я бы не стал отрицать такую ​​возможность. Я просто хочу увидеть работающий прототип, прежде чем инвестировать.
@SerbanTanasa Я не уверен в актуальности. Батарея, о которой я говорил, могла регенерировать использованный АТФ по мере необходимости, а затем сама регенерировалась позже с помощью фотосинтеза. Суть в том, что это может быть проще и эффективнее, чем синтез сахаров. В этом сценарии АТФ будет перерабатываться, поэтому потребуется меньше сахара (и пищи в целом). Или вы имели в виду, что сахар в любом случае будет наиболее вероятным и самым простым соединением для батареи?
@VilleNiemi, пожалуйста, прочитайте основы аэробного дыхания и метаболизма, это не то, что я могу подробно изложить в ветке комментариев.
Это ватт-секунды (Ws), а не ватт-секунды (W/s). Обратите внимание, что в вашем расчете вы умножаете на время. (Обратите внимание, однако, что значение Вт/м² верно.)
Большие зеленые человечки... с Земли
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v