Grandes Hombres Verdes... de la Tierra

Hay un par de historias en las que los humanos obtienen cloroplastos.

Aquí hay un clip de una historia :

También están infundidos con bacteriorrodopsina, lo que permite la fotosíntesis. Ahora es posible que un ser humano se acueste en el suelo, a la luz del sol, durante treinta minutos y absorba toda la energía y los nutrientes que necesita durante un período de 24 horas.

Pero, esto me parece poco probable. La otra historia tenía humanos alimentados por la luz solar.

Mientras trabajábamos con esta idea, nos encontramos con un interesante y bastante común celenterado de agua dulce llamado Hydra viridis. Esta hidra en particular, a diferencia de sus parientes, existe en una relación simbiótica con un alga maravillosa llamada chlorella.

Además de producir su propia comida, también producirá lo suficiente para mantener con vida a su anfitrión. "Cuando la chlorella no está presente, la hidra se ve obligada a comer alimentos sólidos al igual que sus parientes blancos".

... tendrá que creerte después de que no hayas hecho nada más que sentarte al sol y morirte de hambre durante semanas sin tener hambre ni perder peso.

EDITAR: eliminado 3 horas al día para energía/comidas, ya que la historia no decía eso claramente , solo lo insinuaba.

Me parece que un animal corriendo necesita mucha azúcar/energía. Incluso si quitamos la energía necesaria para procesar los alimentos (una cantidad no trivial), me parece que un ser humano requeriría más energía de la que podría proporcionar simplemente teniendo una piel verde. Ley del cuadrado-cubo, y más masa detrás de un área de superficie más pequeña que un animal microscópico.

IIRC, los humanos necesitan entre 2500 y 3000 calorías al día.

La piel que funciona está debajo de un par de capas de piel muerta, lo que debería afectar la eficacia de la clorofila (¿cuánto?)

Suponiendo que hubiera una forma de evitar que fueran liquidados y absorbidos; ¿Cuánta energía proporcionaría un grupo de cloroplastos dentro de vacuolas en la piel humana?

(aparte, lástima que los desafíos quincenales no digan cuándo caducan)

Hmm, los números de consumo de calorías son para los alimentos, que los humanos no son buenos para digerir, ¿alguien tiene cifras de consumo de glucosa/ATP para los seres humanos? Tal vez, ¿cuánto se alimentan las personas que reciben goteo intravenoso?

Cada desafío tiene una duración de dos semanas desde el momento en que se publica en Meta.
Otra pregunta es por qué la gente diseñaría humanos para usar la fotosíntesis. Cualquiera que pudiera pagar el procedimiento podía pagar la comida de todos modos, y a la mayoría de las personas les gusta comer .
@TomAnderson Como ejemplo: en la trilogía Old Man's War , los cuerpos genéticamente modificados de los soldados presentan cloroplastos para complementar, en lugar de reemplazar, la ingesta de energía de los alimentos. Esto se hace con el fin de proporcionar energía adicional o de emergencia para la lucha.

Respuestas (1)

Bueno, hay una razón por la que los animales corren y comen plantas, y no al revés. Averigüemos por qué:

Paso 1: La radiación solar entrante en el vacío en la órbita terrestre es 1413 W / metro 2 , o alrededor de 1500 W / metro 2

Paso 2: La eficiencia fotosintética es del 2% al 5% en el mejor de los casos , en condiciones óptimas. (He visto estimaciones tan bajas como 0.1%) Usemos un 5% tremendamente optimista.

Paso 3: Estime el área del cuerpo humanoide a 1.5-2 metro 2 . Redondeemos a 2, y digamos la mitad, o 1 metro 2 , puede hacer frente al sol en un momento dado.

Paso 4: Calcule la ingesta diaria promedio de alimentos de un hombre moderadamente activo en alrededor de 2600 calorías, o 1.1 × 10 7 j , así que redondee a alrededor de 10 millones de julios. Tenga en cuenta que un julio es un vatio/segundo.

Paso 5: (Mi favorito) Calcule la fórmula de captura de energía en función del flujo de entrada de energía, el área, la eficiencia y el tiempo: 1500 W / metro 2 × 1 metro 2 × 0.05 × 1 s = 75 W / s

Entonces, con esa tasa de conversión tremendamente optimista bajo la luz solar perfecta, necesitaría, um, 133,333 segundos para encenderse para el día. Eso sería no media hora, ni 3 horas, sino 37 horas .

Tenga en cuenta que en realidad, incluso al mediodía, solo alrededor de 1000-1100 Watts/sq. de hecho llegan al suelo (algunos se disipan en la atmósfera), mucho menos de la mitad del área del cuerpo tendrá una incidencia solar directa, y la eficiencia fotosintética típica en realidad podría estar más cerca del 1%.

Entonces, a menos que encuentre una forma de aumentar el área de la superficie al menos 10 veces, parece un poco difícil. Podría considerar colocar a sus hombres verdes en el centro focal de un conjunto de espejos reflectantes. Sin embargo, podría calentarse un poco y la fotosíntesis tiene un rango de temperatura óptimo .

Hay espacio para mejorar la eficiencia con la fotosíntesis artificial / diseñada (quiero decir, teóricamente). De ahí podría provenir esa cifra de 3 horas citada originalmente, si tuviera un 25% de eficiencia, digamos (también obtiene algo el resto del día).
Hombre, eso tendría que ser totalmente diseñado: los números para la eficiencia natural son en realidad como .3%
@Dan Smolinske: ¿Hay realmente espacio para mejorar la eficiencia? Las plantas han estado experimentando con la fotosíntesis durante cuánto tiempo, ¿un par de miles de millones de años? Con una fuerte presión (¡puedo hacer más semillas, superar a todos mis vecinos y dominar el mundo!) para mejorar, sin embargo, 3-6% (según en.wikipedia.org/wiki/Photosynthetic_efficiency ) es lo mejor que se les ocurrió. . ¿Quizás esa es la mejor conversión de luz solar -> alimento posible?
@jamesfq Un problema con la evolución genética en general es que puede alcanzar lo que se llama un "pico falso"; en otras palabras, tal vez para obtener una eficiencia realmente buena, primero necesitaría una serie de mutaciones que reducirían la eficiencia, antes de finalmente llegar a una solución global mucho mejor. Eso significa que se atasca: se seleccionan las mutaciones necesarias, a menos que ocurran todas a la vez (lo cual es muy poco probable). La manipulación genética artificial puede salvar esa brecha potencial.
@Dan Smolinske: Ciertamente, esa es una posibilidad teórica, pero AFAIK nadie se ha acercado a demostrar una vía de conversión de luz solar-> alimento más eficiente, o incluso a sugerir cómo podría funcionar.
Entonces, ¿paneles solares en lugar de fotosíntesis? física.stackexchange.com/questions/109739/…
@jamesqf No tenemos ingeniería a escala atómica (todavía), por lo que la producción de azúcares se limita a la Madre Naturaleza; cuando tengamos la tecnología, espero mucho mejor que lo que ha evolucionado. Podría mirar, por ejemplo, el cultivo de algas con luces alimentadas por células solares con una eficiencia del 40%. Podría ser más eficiente si recolectamos la luz solar y la reutilizamos en el espectro que quiere la clorofila.
Para la eficiencia fotosintética: los números son un poco engañosos ya que el IIRC asume la generación de azúcar y carbohidratos que luego se usan para cultivar la planta. Un animal fotosintético comería para crecer y solo usaría la fotosíntesis para "cargar baterías". No tengo idea de cuán grande sería la diferencia, pero sería más eficiente que producir azúcar a partir de dióxido de carbono y agua. Depende del compuesto de almacenamiento de energía desconocido.
@VilleNiemi, sabes que nuestras 'baterías' son ATP, que se sintetiza a partir de glucosa, que es un azúcar, ¿verdad?
@user3082: Re "Podría considerar, por ejemplo, el cultivo de algas con luces alimentadas por células solares con un 40 % de eficiencia". Sí, y podría haber invertido los ahorros de toda mi vida con Bernie Madoff :-) Puedes afirmar que se podría inventar algo mejor, y no negaría la posibilidad. Solo quiero ver un prototipo funcional antes de invertir.
@SerbanTanasa No estoy seguro de la relevancia. La batería de la que estaba hablando era algo que podía regenerar el ATP usado según fuera necesario y luego regenerarse más tarde mediante la fotosíntesis. El punto principal era que esto podría ser factiblemente más simple y más eficiente que sintetizar azúcares. En este escenario, el ATP se reciclaría, por lo que se necesitaría menos azúcar (y alimentos en general). ¿O su punto de vista era que el azúcar sería el compuesto de batería más probable y simple de todos modos?
@VilleNiemi, lea los conceptos básicos sobre la respiración aeróbica y el metabolismo, esto no es algo que pueda exponer extensamente en un hilo de comentarios.
Eso es Watt segundos (Ws), no Watt/segundo (W/s). Tenga en cuenta que en su cálculo se multiplica con el tiempo. (Tenga en cuenta, sin embargo, que W/m² es correcto).
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