Große grüne Männer ... von der Erde

Es gibt ein paar Geschichten, in denen Menschen Chloroplasten gewinnen.

Hier ist ein Ausschnitt aus einer Geschichte :

Sie sind auch mit Bacteriorhodopsin infundiert, was die Photosynthese ermöglicht. Es ist jetzt möglich, dass ein Mensch 30 Minuten lang auf dem Boden im Sonnenlicht liegt und 24 Stunden lang alle Energie und Nährstoffe aufnimmt, die er benötigt.

Aber das scheint mir unwahrscheinlich. Die andere Geschichte hatte Menschen, die durch Sonnenlicht angetrieben wurden.

Während wir mit dieser Idee arbeiteten, stießen wir zufällig auf ein interessantes und ziemlich häufig vorkommendes kleines Süßwasser-Zelltier namens Hydra viridis. Diese besondere Hydra existiert im Gegensatz zu ihren Verwandten in einer symbiotischen Beziehung mit einer wunderbaren Alge namens Chlorella.

Es produziert nicht nur seine eigene Nahrung, sondern auch genug, um seinen Wirt am Leben zu erhalten. "Wenn Chlorella nicht vorhanden ist, ist die Hydra gezwungen, feste Nahrung zu sich zu nehmen, genau wie ihre weißen Verwandten."

...wird Ihnen glauben müssen, nachdem Sie nichts anderes getan haben, als in der Sonne zu sitzen und sich wochenlang auszuhungern, ohne Hunger zu bekommen oder Gewicht zu verlieren.

BEARBEITEN: 3 Stunden am Tag für Kraft / Mahlzeiten entfernt, da die Geschichte das nicht klar gesagt hat, sondern nur impliziert hat.

Ich sehe, dass ein herumlaufendes Tier viel Zucker/Energie braucht. Selbst wenn wir die Energie entnehmen, die für die Verarbeitung von Lebensmitteln benötigt wird (eine nicht unerhebliche Menge), scheint mir, dass ein Mensch mehr Energie benötigen würde, als durch eine bloße grüne Haut bereitgestellt werden könnte. Quadratwürfelgesetz und mehr Masse hinter einer kleineren Oberfläche als ein mikroskopisch kleines Tier.

IIRC, Menschen brauchen etwa 2.500-3.000 Kalorien pro Tag.

Arbeitshaut ist unter ein paar Schichten abgestorbener Haut, was sich darauf auswirken sollte, wie effektiv das Chlorophyll wäre (wie viel?)

Angenommen, es gäbe einen Weg, um zu verhindern, dass sie liquidiert und absorbiert werden; Wie viel Energie würde ein Haufen Chloroplasten in Vakuolen in der menschlichen Haut liefern?

(nebenbei, schade, dass die vierzehntägigen Herausforderungen nicht sagen, wann sie ablaufen)

Hmm, die Kalorienverbrauchszahlen sind für Lebensmittel, die Menschen nicht gut verdauen können, hat jemand Glukose/ATP-Verbrauchszahlen für Menschen? Vielleicht, wie viel werden Menschen, die am IV-Tropf sind, ernährt?

Jede Herausforderung dauert zwei Wochen ab dem Zeitpunkt, an dem sie auf Meta veröffentlicht wurde.
Eine andere Frage ist, warum Menschen Menschen dazu bringen würden, Photosynthese zu nutzen. Jeder, der sich den Eingriff leisten konnte, konnte sich sowieso Essen leisten, und die meisten Menschen essen gerne .
@TomAnderson Als Beispiel: In der Old Man's War- Trilogie enthalten die gentechnisch veränderten Körper der Soldaten Chloroplasten, um die Energieaufnahme aus der Nahrung zu ergänzen, anstatt sie zu ersetzen. Dies geschieht, um zusätzliche oder Notenergie für den Kampf bereitzustellen.

Antworten (1)

Nun, es gibt einen Grund, warum Tiere herumlaufen und Pflanzen fressen und nicht umgekehrt. Lassen Sie uns herausfinden, warum:

Schritt 1: Die einfallende Sonnenstrahlung im Vakuum auf der Erdumlaufbahn beträgt 1.413 W / M 2 , oder um 1500 W / M 2

Schritt 2: Die photosynthetische Effizienz beträgt unter optimalen Bedingungen bestenfalls 2 % bis 5 % . (Ich habe Schätzungen von nur 0,1 % gesehen.) Nehmen wir einen wild optimistischen Wert von 5 %.

Schritt 3: Schätzen Sie die humanoide Körperfläche auf 1,5-2 M 2 . Runden wir auf 2 auf und sagen die Hälfte, oder 1 M 2 , kann sich zu einer bestimmten Zeit der Sonne stellen.

Schritt 4: Schätzen Sie die durchschnittliche tägliche Nahrungsaufnahme eines mäßig aktiven Mannes auf etwa 2600 Kalorien oder 1.1 × 10 7 J , runden Sie also auf etwa 10 Millionen Joule ab. Denken Sie daran, dass ein Joule ein Watt/Sekunde ist.

Schritt 5: (Mein Favorit) Berechnen Sie die Energieerfassungsformel als Funktion von Energiezufuhr, Fläche, Effizienz und Zeit: 1500 W / M 2 × 1 M 2 × 0,05 × 1 S = 75 W / S

Bei dieser unglaublich optimistischen Umwandlungsrate unter perfektem Sonnenlicht würden Sie also 133.333 Sekunden brauchen, um sich für den Tag hochzufahren. Das wären nicht eine halbe Stunde, nicht 3 Stunden, sondern 37 Stunden .

Denken Sie daran, dass in Wirklichkeit selbst mittags nur etwa 1000-1100 Watt/sq. Meter tatsächlich den Boden erreichen (einige werden in die Atmosphäre abgegeben), weit weniger als die Hälfte der Körperfläche hat direkten Sonneneinfall, und die typische photosynthetische Effizienz könnte tatsächlich näher bei 1 % liegen.

Wenn Sie also keine Möglichkeit finden, die Oberfläche mindestens um das 10-fache zu vergrößern, sieht es ein wenig schwierig aus. Sie könnten erwägen, Ihre grünen Männchen im Brennpunkt eines Satzes reflektierender Spiegel zu platzieren. Könnte allerdings etwas heiß werden, und die Photosynthese hat einen optimalen Temperaturbereich .

Es gibt Raum für eine verbesserte Effizienz mit künstlicher / konstruierter Photosynthese (ich meine, theoretisch). Daher könnte die ursprünglich angegebene 3-Stunden-Zahl stammen - wenn Sie eine Effizienz von 25% sagen (Sie erhalten auch den Rest des Tages).
Mann, das müsste komplett konstruiert werden - die Zahlen für die natürliche Effizienz liegen tatsächlich bei 0,3 %.
@Dan Smolinske: Gibt es wirklich Raum für mehr Effizienz? Pflanzen experimentieren seit ein paar Milliarden Jahren mit der Photosynthese? Mit starkem Druck (ich kann mehr Samen herstellen, alle meine Nachbarn übertreffen und die Welt dominieren!) zur Verbesserung, sind 3-6% (gemäß en.wikipedia.org/wiki/Photosynthetic_efficiency ) das Beste, was sie sich ausgedacht haben . Vielleicht ist das ungefähr die bestmögliche Sonnenlicht->Nahrung-Umwandlung?
@jamesfq Ein Problem mit der genetischen Evolution im Allgemeinen besteht darin, dass sie einen sogenannten "falschen Höhepunkt" erreichen kann - mit anderen Worten, um eine wirklich gute Effizienz zu erzielen, benötigen Sie möglicherweise zuerst eine Reihe von Mutationen, die die Effizienz verringern, bevor Sie schließlich ankommen eine viel bessere Gesamtlösung. Das bedeutet, dass es stecken bleibt - es wird gegen die notwendigen Mutationen selektiert, es sei denn, sie treten alle gleichzeitig auf (was sehr unwahrscheinlich ist). Künstliche genetische Manipulation kann diese potenzielle Lücke schließen.
@Dan Smolinske: Sicherlich ist das eine theoretische Möglichkeit, aber AFAIK niemand ist nahe daran gekommen, einen effizienteren Umwandlungsweg von Sonnenlicht -> Nahrung zu demonstrieren oder sogar vorzuschlagen, wie einer funktionieren könnte.
Also Sonnenkollektoren statt Photosynthese? physical.stackexchange.com/questions/109739/…
@jamesqf Wir haben (noch) keine Technik im atomaren Maßstab, daher ist die Zuckerproduktion auf Mutter Natur beschränkt - wenn wir die Technologie haben, erwarte ich viel Besseres als das, was sich entwickelt hat. Man könnte sich beispielsweise eine Algenzucht mit Lampen ansehen, die von Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 40 % angetrieben werden. Es könnte effizienter sein, wenn wir das Sonnenlicht ernten und es in das Spektrum umwandeln, das Chlorophyll will.
Für die photosynthetische Effizienz: Die Zahlen sind leicht irreführend, da das IIRC davon ausgeht, dass Zucker und Kohlenhydrate erzeugt werden, die dann zum Wachstum der Pflanze verwendet werden. Ein photosynthetisches Tier würde essen, um zu wachsen, und die Photosynthese nur zum "Laden von Batterien" verwenden. Keine Ahnung, wie groß der Unterschied wäre, aber es wäre effizienter, als Zucker aus Kohlendioxid und Wasser herzustellen. Hängt von der unbekannten Energiespeicherverbindung ab.
@VilleNiemi, Sie wissen, dass unsere „Batterien“ aus ATP bestehen, das aus Glukose, einem Zucker, synthetisiert wird, richtig?
@user3082: Zu "Sie könnten sich beispielsweise eine Algenzucht mit Lampen ansehen, die von Solarzellen mit 40 % Wirkungsgrad angetrieben werden." Ja, und ich hätte meine Lebensersparnisse in Bernie Madoff investieren können :-) Man kann behaupten, dass etwas Besseres erfunden werden könnte , und ich würde die Möglichkeit nicht leugnen. Ich möchte nur einen funktionierenden Prototyp sehen, bevor ich investiere.
@SerbanTanasa Ich bin mir der Relevanz nicht sicher. Die Batterie, von der ich sprach, war etwas, das verbrauchtes ATP nach Bedarf regenerieren und später selbst durch Photosynthese regenerieren konnte. Der springende Punkt war, dass dies möglicherweise einfacher und effizienter sein könnte als die Synthese von Zuckern. In diesem Szenario würde ATP recycelt, sodass weniger Zucker (und Lebensmittel im Allgemeinen) benötigt würden. Oder war Ihr Argument, dass Zucker sowieso die wahrscheinlichste und einfachste Batterieverbindung wäre?
@VilleNiemi, bitte lies die Grundlagen über aerobe Atmung und Stoffwechsel, das kann ich in einem Kommentar-Thread nicht ausführlich erläutern.
Das sind Wattsekunden (Ws), nicht Watt/Sekunde (W/s). Beachten Sie, dass Sie bei Ihrer Berechnung mit der Zeit multiplizieren. (Beachten Sie jedoch, dass W/m² korrekt ist.)
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