为什么地球上没有进化出光合作用的动物 一边捕食一边吸收太阳能不好吗？

其实，我们能想到的，大自然都已经尝试过了。

光合作用的动物大自然一直都在尝试，现在我们都能在大自然中找到许多同时包含异养（觅食）和自养（光合作用）两种营养方式的生物，只是这种“杂牌”生物确实没有太多的进化优势，所以没有普及而已。

关于动物利用阳光的自养行为，主要有几种尝试：

第一种就是通过进化寻找到类似光合作用的方法，自行完成太阳能的利用，这种方式的例子是一些蚜虫。

蚜虫是农业害虫，但它们却一直都是遗传学家的朋友，这些小东西有太多独特之处了，有研究表明，一些豌豆蚜虫利用一种被称为类胡萝卜素的色素来收集太阳能并制造ATP。

据信，这些蚜虫是从真菌那里窃取到制造这些色素的基因[1]，自然界已知具有相似情况的动物还有一些。

不过这些动物都不是真的光合作用，它们不涉及将二氧化碳转化为糖，而是直接生产ATP。

第二种，通过共生关系进行光合作用。这种自养方式的动物非常常见，其中珊瑚就是最典型的例子。

Toby Hudson

珊瑚是成百上千种类似海葵的软体动物的集合，生活在它们自己建造的巨大岩礁中。

它们依赖于被称为甲藻的微小藻类，这些藻类生活在细胞内的特殊隔室中，它们可以进行光合作用，并为珊瑚提供营养。

这种方式在海洋中很常见，海葵、蛤、海绵和蠕虫等等都有相应的例子，另外还至少有一种脊椎动物也在这么做，那就是斑点蝾螈。

斑点蝾螈已知唯一内共生的脊椎动物 D. Gordon E. Robertson

你可能会问，既然可以共生，那为什么不直接利用这些共生体生产能量的部分——叶绿体，而抛弃那些消耗能量的部分呢？

恭喜你，你想到了生物第三种自养行为——直接获取叶绿体。

已知有一种动物可以直接获取叶绿体作为己用，那就是艾丽西亚海蛞蝓。

这些动物以绿色藻类为食，然后直接剥夺了食物中的叶绿体，并储存在自己的消化道内，让这些叶绿体继续为自己工作，从而让自己可以像植物一样生存。

艾丽西亚海蛞蝓 Karen N. Pelletreau

不过，新生的艾丽西亚海蛞蝓并没有叶绿体，它们需要吃藻类来获取。

那么更有趣问题是，为什么不进一步优化这种共生关系，直接将叶绿体跟随自己的细胞自我复制呢？

好吧，你现在想到了真核生物起源的一个重要假说——内共生理论，这种理论认为真核植物叶绿体的获取很可能就是早期较大的异养原核生物吞噬了最早的光合作用原核生物——蓝细菌，并把蓝细菌“训练”成了自我复制的叶绿体。

图：叶绿体和蓝细菌对比，两者有很多相似之处

（ps：内共生理论是目前接受度还算广的理论，该理论可不止认为真核生物的叶绿体是这么来的，连我们的线粒体也是这么来的，还有其它一些重要细胞器可能都是如此。）

有证据表明，把叶绿体训练成细胞内自我复制个体的情况，自然界独立经历过好几次，不过许多都不是利用蓝细菌，而是原核生物直接吞噬了包含有叶绿体的真核细胞，然后获取了对方的叶绿体，并随着时间推移完全占为己用。

既然，异养生物——包括真正的高级动物都能做到自养行为，或者直接利用，那为什么真正光合作用的动物不存在呢？

现在，我们可以回过头来回答这个问题了。

首先，从进化动力学角度来看，我觉得自养和异养是两种完全对立的适应，“杂牌”或者同时拥有自养和异养的中间态没什么生存优势。

异养生物需要想方设法捕捉到猎物，它们需要更快、更有力量，生理结构需要朝着这方面优化，而且这种生活方式指向的是高消耗。

光合作用其实是一种低效的生存方式，它只能提供非常少的能量，所以它适合低消耗的植物，而且植物为此需要做出很大的生理优化——比如尽量的将叶绿体平铺加大光合作用。

如果动物想要得到光合作用，它大概率也要为此付出相应的生理结构，而这种改变会牺牲掉它作为动物的优势。

比如艾丽西亚海蛞蝓，它算是目前最好的中间态样本了，它为了能够更好的光合作用，其实是把身体演化成了类似叶子一样平铺开来。

这种身体结构可能让它们牺牲了许多进食方面的便携，它们需要在进食方面投入更多的能量，只是它们可以通过光合作用补充。

可以说，虽然艾丽西亚海蛞蝓获得光合作用能力在能量获取方面有优势，但是它在摄食方面投入更多能量，如果不是特殊的环境，这很可能是得不偿失的选择。

之所以它们依然可以选择这种方式生存，很大一部分原因其实是它们把自己变成了绿色，可以很好的隐藏自己，降低被捕食的风险。

其次，你会发现越简单的动物才有机会和光合作用的生物共生，而那些能够做到让叶绿体自我复制完全占为己用的生物，其实都是最简单的单细胞原核生物。

这方面做得最好的复杂动物——艾丽西亚海蛞蝓，目前尚不清楚它们如何让叶绿体为自己服务，但可以肯定的是对于复杂动物而言，这涉及的基因很多，很难通过进化完成。

不过，我这边有看到，那些获得叶绿体的单细胞生物，最后基本都是演化到完全依赖光合内共生体，并失去了觅食的能力。

只能说躺平谁都想，但是动物在异养这条路上走得足够远了，复杂一点的很难改变自己，也很难适应自养生活方式。

简单的动物可能还有戏，只是这些生物不会太常见，因为确实没多少优势。

参考：

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