太陽輻射是地球生命主要的能量輸入，它向地球輸送的能量大到難以想象，按照30%反射到太空，70%作用于地球來算，太陽一小時(shí)內(nèi)作用于地球的能量足以為人類提供一年的電力需求。

如此一個(gè)完美的能量來源，讓許多人產(chǎn)生了一個(gè)念頭，為什么動(dòng)物要辛苦捕獵，而不是像植物一樣直接利用陽光？

其實(shí)，我們能想到的，大自然都已經(jīng)嘗試過了。

光合作用的動(dòng)物大自然一直都在嘗試，現(xiàn)在我們都能在大自然中找到許多同時(shí)包含異養(yǎng)（覓食）和自養(yǎng)（光合作用）兩種營養(yǎng)方式的生物，只是這種“雜牌”生物確實(shí)沒有太多的進(jìn)化優(yōu)勢，所以沒有普及而已。

關(guān)于動(dòng)物利用陽光的自養(yǎng)行為，主要有幾種嘗試：

第一種就是通過進(jìn)化尋找到類似光合作用的方法，自行完成太陽能的利用，這種方式的例子是一些蚜蟲。

蚜蟲是農(nóng)業(yè)害蟲，但它們卻一直都是遺傳學(xué)家的朋友，這些小東西有太多獨(dú)特之處了，有研究表明，一些豌豆蚜蟲利用一種被稱為類胡蘿卜素的色素來收集太陽能并制造ATP。

據(jù)信，這些蚜蟲是從真菌那里竊取到制造這些色素的基因[1]，自然界已知具有相似情況的動(dòng)物還有一些。

不過這些動(dòng)物都不是真的光合作用，它們不涉及將二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖，而是直接生產(chǎn)ATP。

第二種，通過共生關(guān)系進(jìn)行光合作用。這種自養(yǎng)方式的動(dòng)物非常常見，其中珊瑚就是最典型的例子。

Toby Hudson

珊瑚是成百上千種類似海葵的軟體動(dòng)物的集合，生活在它們自己建造的巨大巖礁中。

它們依賴于被稱為甲藻的微小藻類，這些藻類生活在細(xì)胞內(nèi)的特殊隔室中，它們可以進(jìn)行光合作用，并為珊瑚提供營養(yǎng)。

這種方式在海洋中很常見，?？?、蛤、海綿和蠕蟲等等都有相應(yīng)的例子，另外還至少有一種脊椎動(dòng)物也在這么做，那就是斑點(diǎn)蠑螈。

斑點(diǎn)蠑螈已知唯一內(nèi)共生的脊椎動(dòng)物 D. Gordon E. Robertson

你可能會(huì)問，既然可以共生，那為什么不直接利用這些共生體生產(chǎn)能量的部分——葉綠體，而拋棄那些消耗能量的部分呢？

恭喜你，你想到了生物第三種自養(yǎng)行為——直接獲取葉綠體。

已知有一種動(dòng)物可以直接獲取葉綠體作為己用，那就是艾麗西亞海蛞蝓。

這些動(dòng)物以綠色藻類為食，然后直接剝奪了食物中的葉綠體，并儲(chǔ)存在自己的消化道內(nèi)，讓這些葉綠體繼續(xù)為自己工作，從而讓自己可以像植物一樣生存。

艾麗西亞海蛞蝓 Karen N. Pelletreau

不過，新生的艾麗西亞海蛞蝓并沒有葉綠體，它們需要吃藻類來獲取。

那么更有趣問題是，為什么不進(jìn)一步優(yōu)化這種共生關(guān)系，直接將葉綠體跟隨自己的細(xì)胞自我復(fù)制呢？

好吧，你現(xiàn)在想到了真核生物起源的一個(gè)重要假說——內(nèi)共生理論，這種理論認(rèn)為真核植物葉綠體的獲取很可能就是早期較大的異養(yǎng)原核生物吞噬了最早的光合作用原核生物——藍(lán)細(xì)菌，并把藍(lán)細(xì)菌“訓(xùn)練”成了自我復(fù)制的葉綠體。

圖：葉綠體和藍(lán)細(xì)菌對(duì)比，兩者有很多相似之處

（ps：內(nèi)共生理論是目前接受度還算廣的理論，該理論可不止認(rèn)為真核生物的葉綠體是這么來的，連我們的線粒體也是這么來的，還有其它一些重要細(xì)胞器可能都是如此。）

有證據(jù)表明，把葉綠體訓(xùn)練成細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制個(gè)體的情況，自然界獨(dú)立經(jīng)歷過好幾次，不過許多都不是利用藍(lán)細(xì)菌，而是原核生物直接吞噬了包含有葉綠體的真核細(xì)胞，然后獲取了對(duì)方的葉綠體，并隨著時(shí)間推移完全占為己用。

既然，異養(yǎng)生物——包括真正的高級(jí)動(dòng)物都能做到自養(yǎng)行為，或者直接利用，那為什么真正光合作用的動(dòng)物不存在呢？

現(xiàn)在，我們可以回過頭來回答這個(gè)問題了。

首先，從進(jìn)化動(dòng)力學(xué)角度來看，我覺得自養(yǎng)和異養(yǎng)是兩種完全對(duì)立的適應(yīng)，“雜牌”或者同時(shí)擁有自養(yǎng)和異養(yǎng)的中間態(tài)沒什么生存優(yōu)勢。

異養(yǎng)生物需要想方設(shè)法捕捉到獵物，它們需要更快、更有力量，生理結(jié)構(gòu)需要朝著這方面優(yōu)化，而且這種生活方式指向的是高消耗。

光合作用其實(shí)是一種低效的生存方式，它只能提供非常少的能量，所以它適合低消耗的植物，而且植物為此需要做出很大的生理優(yōu)化——比如盡量的將葉綠體平鋪加大光合作用。

如果動(dòng)物想要得到光合作用，它大概率也要為此付出相應(yīng)的生理結(jié)構(gòu)，而這種改變會(huì)犧牲掉它作為動(dòng)物的優(yōu)勢。

比如艾麗西亞海蛞蝓，它算是目前最好的中間態(tài)樣本了，它為了能夠更好的光合作用，其實(shí)是把身體演化成了類似葉子一樣平鋪開來。

這種身體結(jié)構(gòu)可能讓它們犧牲了許多進(jìn)食方面的便攜，它們需要在進(jìn)食方面投入更多的能量，只是它們可以通過光合作用補(bǔ)充。

可以說，雖然艾麗西亞海蛞蝓獲得光合作用能力在能量獲取方面有優(yōu)勢，但是它在攝食方面投入更多能量，如果不是特殊的環(huán)境，這很可能是得不償失的選擇。

之所以它們依然可以選擇這種方式生存，很大一部分原因其實(shí)是它們把自己變成了綠色，可以很好的隱藏自己，降低被捕食的風(fēng)險(xiǎn)。

其次，你會(huì)發(fā)現(xiàn)越簡單的動(dòng)物才有機(jī)會(huì)和光合作用的生物共生，而那些能夠做到讓葉綠體自我復(fù)制完全占為己用的生物，其實(shí)都是最簡單的單細(xì)胞原核生物。

這方面做得最好的復(fù)雜動(dòng)物——艾麗西亞海蛞蝓，目前尚不清楚它們?nèi)绾巫屓~綠體為自己服務(wù)，但可以肯定的是對(duì)于復(fù)雜動(dòng)物而言，這涉及的基因很多，很難通過進(jìn)化完成。

不過，我這邊有看到，那些獲得葉綠體的單細(xì)胞生物，最后基本都是演化到完全依賴光合內(nèi)共生體，并失去了覓食的能力。

只能說躺平誰都想，但是動(dòng)物在異養(yǎng)這條路上走得足夠遠(yuǎn)了，復(fù)雜一點(diǎn)的很難改變自己，也很難適應(yīng)自養(yǎng)生活方式。

簡單的動(dòng)物可能還有戲，只是這些生物不會(huì)太常見，因?yàn)榇_實(shí)沒多少優(yōu)勢。

參考：

[1].https://www.science.org/doi/10.1126/science.1187113