Tại sao con người không có da màu xanh lá cây để quang hợp như cây cối?

Chúng ta thấy người màu xanh lá xuất hiện trong rất nhiều các bộ phim khoa học viễn tưởng, từ chàng Hulk trong Biệt đội Avenger, Gamora trong Vệ binh dải ngân hà đến Hera Syndulla trong Star Wars. Tuy nhiên, đó là trong phim ảnh, ngoài đời tại sao con người lại không có màu xanh lá cây?

Phần lớn sự sống trên trái đất đang phụ thuộc vào sắc xanh này. Ở thực vật, màu xanh của lục lạp mang lại khả năng quang hợp. Trong khi đó nhiều loài động vật cũng thu nạp năng lượng mặt trời để sinh tồn. Đương nhiên, trong đó không có động vật bậc cao như thú có vú và con người.  

Màu xanh lá cây có nguồn gốc từ đâu?

Thực tế, màu xanh lá cây của lon Mirinda Soda kem được pha từ tartrazin 102 (C16H9N4Na3O9S2 - một loại phẩm màu vàng có nguồn gốc từ dầu mỏ) và Brilliant Blue FCF (C37H34N2Na2O9S3 - một loại phẩm màu xanh dương có nguồn gốc từ than đá). Đây cũng là cách con người chế tạo màu xanh nhân tạo kể từ khi Green S (C27H25N2O7S2Na - một loại phẩm màu có nguồn gốc từ than đá khác tạo ra màu xanh lá cây trực tiếp) bị cấm.

Thế nhưng, màu xanh tự nhiên lại được tạo ra từ phản xạ ánh sáng của chlorophyll (C55H72O5N4Mg), hay còn gọi là chất diệp lục. Nhóm hóa chất này xuất hiện trong tế bào thực vật, tảo và vi khuẩn lam. Chất diệp lục chủ yếu tập trung ở lục lạp, có tác dụng giúp các sinh vật quang hợp hoặc chuyển năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học lưu trữ trong ATP. 

Nguồn gốc ban đầu của chất lục lạp được xác định là từ vi khuẩn lam, không phải thực vật. Hiểu đơn giản, vi khuẩn lam là nhà phát minh ra hiệu ứng quang hợp. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết nội cộng sinh, cho rằng tổ tiên của các loài thực vật trên cạn đã bắt giữ vi khuẩn lam rồi chiếm lấy lục lạp của chúng, đồng thời bắt giữ một vi khuẩn khác và chiếm lấy ty thể - bào quan giúp sản sinh đồng tiền năng lượng ATP từ đường glucose.

Mặt khác, các loài động vật tiến hóa lên từ nhánh vi khuẩn mang ty thể. Đó cũng là lý do con người không có lục lạp để quang hợp. Thay vào đó, chúng ta lấy năng lượng từ việc hấp thụ glucose. Lượng glucose được sinh ra từ quá trình trao đổi chất khi chúng ta tiêu hóa thức ăn. Cụ thể, carbohydrate được phân giải thành glucose ở ruột non còn chất béo và protein được chuyển thành glucose thông qua quá trình gluconeogenesis ở gan. Thay vì đứng một chỗ quang hợp như thực vật và tảo, con người phải trồng rau, nuôi cá, ăn uống hàng ngày; các loài động vật cũng phải đi kiếm mồi. 

Một số động vật hấp thu năng lượng mặt trời, nhưng không có con người

Một loài sên biển Nhật Bản sau khi tự cắt đầu có thể mọc lại toàn bộ cơ thể. Trong quá trình sống và ăn tảo biển, loài sên này đã hấp thụ lục lạp của tảo, biến cơ thể thành màu xanh lá cây và có khả năng quang hợp. Chúng dùng chất diệp lục của tảo biển để biến ánh sáng mặt trời thành năng lượng, nuôi sống bản thân trong những ngày hệ tiêu hóa vắng mặt và chờ đợi đường ruột mọc lại. 

Ngoài loài ốc sên này, trên cạn cũng có loài rệp đậu (Acyrthosiphon pisum) - loài động vật duy nhất cho tới hiện tại có thể tự sản sinh sắc tố carotenoid, hấp thụ quang màu xanh giống với tảo và vi khuẩn lam. Điều đáng nói, quá trình carotenoid giúp rệp đậu tạo ra năng lượng không hoàn toàn là quang hợp. Chúng chỉ hấp thụ ánh sáng, sau đó dùng năng lượng ánh sáng để kích hoạt các điện tử di chuyển trong tế bào, từ đó sản sinh năng lượng hóa học. 

Một số loài động vật khác thì có chiến lược cộng sinh với thực vật hay vi khuẩn quang hợp. Ví dụ, san hô dựa vào vi khuẩn Zooxanthellae có khả năng quang hợp để có được đường, bù lại chúng sẽ cung cấp cho vi khuẩn quang hợp các sản phẩm cần thiết như CO2, phosphat và các chất gốc Nitơ. Ngoài ra, tảo bám trên trứng của kỳ nhông đốm để cung cấp oxy cho con non, còn phôi thai kỳ nhông cung cấp cho tảo các hợp chất Nitơ vô cùng quan trọng. 

Động vật là thế, tại sao con người không có chiến lược nào để thu lợi từ quá trình quang hợp? Theo Lindsay Turnbull - một nhà sinh thái học thực vật tại Đại học Oxford, Anh, vấn đề nằm ở sự hiệu quả. Các loài thực vật chỉ đứng một chỗ nên có thể sống nhờ quang hợp, tiết kiệm lượng lớn năng lượng sử dụng mỗi ngày. 

Quang hợp chỉ thu về lượng nhỏ năng lượng, thế nên các loài thực vật phải mọc tán rộng để hấp thụ được nhiều ánh sáng hơn. Tuy nhiên, nếu so với một cái cây có cùng kích thước thì diện tích bề mặt da của con người rất nhỏ. Ước tính, một người phụ nữ nặng 60kg sẽ có diện tích bề mặt da trên cơ thể là 1,6 mét vuông.

Với nhu cầu năng lượng khoảng 700g glucose mỗi ngày, dù da có chứa đầy lục lạp thì năng lượng từ quang hợp tạo ra chỉ là 1%. Để đáp ứng 100%, cô ấy phải có diện tích bề mặt da bằng… một cái sân tennis. Bên cạnh đó, quang hợp cần phải có CO2. Con người muốn quang hợp qua da thì phải thay lớp da hiện tại thành dạng xốp, rỗ để CO2 có thể đi vào trực tiếp và giúp hơi nước thoát ra. 

Tất nhiên khi đó, con người phải hạn chế mặc quần áo. Các khu vực nhiệt đới sẽ đông đúc hơn bởi người dân kéo nhau tới để tận hưởng ánh nắng mặt trời.

Xem thêm: Những con vẹt xác ướp ở sa mạc Atacama cùng số phận bi thảm đầy bí ẩn