Ни для кого не секрет, что жизнь на нашей планете зародилась когда-то и существует до сих пор благодаря Солнцу, а точнее солнечному излучению. При этом не вся жизнь, какая есть на Земле, напрямую поддерживается Солнцем: сначала свет улавливают фотосинтезирующие организмы, превращая энергию солнечных лучей в энергию химических связей, то есть превращая доступные в окружающей среде вещества в вещества, необходимые фотосинтезирующим организмам, производя некоторые важные для травоядных и всеядных организмов соединения, затем травоядные и всеядные поедают фотосинтезирующие организмы и перерабатывают полученные соединения в другие. Часть травоядных и всеядных затем поедается хищниками и другими всеядными. Останки любых существ, в свою очередь, также поедаются (разлагаются) соответствующими организмами, превращающими биоматериал в форму, необходимую фотосинтезирующим организмам, и получающими от разложения свою порцию энергии. Таково упрощённое изложение распределения энергии солнечного света среди земных существ.  Человек в этой цепочке является всеядным существом, то есть может питаться как растениями, так и животными, получая часть необходимых веществ от каждой из этих групп (соответствующие органы рекомендуют от общего количества потребляемого белка иметь половину растительного и половину животного). И при этом, чтобы кусок приготовленного мяса с гарниром из овощей попал к вам на стол, должно пройти время, несколько недель или месяцев, пока вырастет тот, из чьей туши вырежут этот кусок мяса, а также пока вырастут овощи. И это будет так, даже если у вас своя ферма с самыми быстрорастущими курами и самыми быстрорастущими овощами на самой быстрой гидропонике, и пользуетесь вы самыми быстрыми методами приготовления. В случае покупки всего в магазине, требуется ещё время на консервацию и перевозку от места производства до магазина. То есть, даже чтобы соблюсти наиболее простую «вегетарианскую» цепочку солнечный свет – растение – человек, потребуется время, и сельхозпроизводители конечно же учитывают это, заводя большие площади, чтобы более равномерно по времени поставлять свою продукцию. Но возможны ситуации, когда пространство будет заметно ограничено, как и время, а переработать солнечный свет для человека будет необходимо, например в космосе или в чрезвычайной ситуации на Земле может понадобиться выращивать дневную норму питания за день или меньше. Возможные способы этого добиться приведены далее.

 

Не по дням, а по часам

Некоторые организмы, занимая сравнительно небольшой объём, могут наращивать биомассу быстрее, чем возникает потребность в ней. Таковыми, например, являются некоторые одноклеточные фотосинтезирующие организмы, типа спирулины или хлореллы. Чтобы пользоваться всеми преимуществами этих организмов, необходимо создать им условия для роста, поместив их в своего рода биореактор с наилучшими температурой, давлением, содержанием удобрений. Такие «быстрые грядки» могут быть полезны не только в космосе в районе Солнечной системы, в качестве своего рода «биологических солнечных батарей», использующих единственный доступный неисчерпаемый источник энергии – Солнце для переработки его энергии в форму, доступную нефотосинтезирующим живым организмам, также такие предметы могут быть полезны и на Земле в условиях затруднённого доступа к продовольствию, например в случае войны или природной катастрофы, а также в туристических походах. Для проектирования такого рода предмета, придётся столкнуться с вопросами наилучшего устройства биореактора, водяного фильтра, ручного сепаратора, подбору баланса между питательными свойствами организмов, скоростью роста организмов и массой носимых удобрений, а также диетическими проблемами, т.к. если водоросли не обеспечат всех необходимых веществ, придётся, как вариант, продумывать переработку ещё и водорослей. Наилучшим, хоть и маловероятным, воплощением этой идеи будет устройство, полностью независимое от внешних условий (то есть работать должно хоть на северном полюсе Марса), требующее как можно меньшей массы необходимых веществ (либо их изобилия), занимающее наименьший объём и содержащее такой набор фотосинтезирующих и других организмов, который бы полностью обеспечил пользователю необходимую диету. Главное не забыть тарелку с ложкой.

 

Уже под кожей

Стоит отметить, что поедание – не единственный способ введения веществ в организм. Их можно ещё вдыхать и впитывать через кожу, но если вдыхание необходимых человеку продуктов фотосинтеза представляет собой нечто малопонятное (не проще ли съесть?) и малоприятное, а также потребует постоянной концентрации веществ в каком-то закрытом помещении, для людской аэропоники, то перманентное впитывание некоторых веществ через кожу имеет определённые преимущества, вроде компенсации недостатков диеты или всё того же выигрыша во времени. Стоит отметить, что идеи прямого преобразования солнечной энергии в энергию человека высказывали ещё философы-космисты в XIX-XX веках. Эта идея может получить следующую реализацию: например, клубеньковые бактерии, связывающие атмосферный азот в аммиак, могут быть частью цепочки по передаче человеческому телу азотосодержащих соединений. Для питания клубеньковых бактерий необходима глюкоза, как раз и являющаяся продуктом фотосинтеза. Аммиак клубеньковых бактерий необходимо переработать и ввести в кровь. И если когда-нибудь получится реализовать такую схему из получения глюкозы одними организмами из пара и углекислого газа, с последующим связыванием азота другими организмами с помощью глюкозы и дальнейшим получением соединений азота, а также с доставкой необходимых веществ в кровь (например по принципу никотинового пластыря, безыгольного инъектора или даже через специальный вживляемый «симбиотический» порт), то это позволит раз и навсегда решить вопрос с циклами азота, в той же марсианской колонии, по крайней мере для тех веществ (например незаменимых аминокислот), дневная норма которых составляет порядка нескольких граммов. То же самое можно попытаться проделать и для других веществ с нормой в несколько граммов в день и меньше. Идеальным воплощением, в какой-то степени невероятным, будет татуировка, выделяющая из атмосферы всё, что вообще можно ввести под кожу, получив в количестве до пары граммов из азота, воды, углекислого газа, кислорода и света, в закрытом помещении могут быть и другие нетоксичные вещества в атмосфере, или, что более фантастично, идеальной будет вживлённая колония генно-инженерных бактерий, выделяющая необходимые организму вещества из доступных материалов. Татуировка или колония — идеальные варианты, но даже носить браслет или рукав будет удобнее, чем несколько часов ждать когда еда дозреет и тратить силы её обработку. Эта идея может также помочь унифицировать исходные ингредиенты для получения разных веществ.

 

Всё своё ношу с собой

Фотосинтез конечно хорошо, но есть способ просуществовать при необходимости некоторое время без еды и чего-либо другого, кроме внешних условий типа температуры и состава атмосферы, потому что в человеческом теле есть часть, которую можно переварить, не причинив себе травм и увечий. Речь идёт о микрофлоре кишечника. Известны случаи, когда, заболев кишечным грибком, а именно получив дрожжи в кишечник, люди получали от них белок, и до наступления интоксикации даже были в приподнятом настроении, из-за выделяемого грибком этанола. Здесь идея заключается в том, чтобы вырастить в кишечнике микрофлору, которая бы максимально эффективно переработала часть самой себя, без вреда здоровью человека. Идеальной реализацией будет таблетка или препарат, который для выигрыша времени переработает часть микрофлоры, продлив существование и причинив наименьшие неудобства людям, его использовавшим. При этом микрофлору «включаемую» препаратом может потребоваться выращивать отдельно, важный вопрос будет во времени и факторах её долгого существования, что может выявить нерентабельность такой идеи. При небольшом весе и объёме препарата, это может быть полезно в каких-нибудь экстренных наборах для людей, не имеющих возможности переработать солнечный свет или добраться до продовольствия, типа спелеологов или космонавтов далеко от Земли.

В небольших закрытых помещениях, оторванных от цивилизации, время и пространство являются такими же важными ресурсами, как еда или вода, или даже воздух, и вполне обоснованной является максимальная экономия времени и пространства. Одним из способов этого достичь является система переработки солнечной энергии, ещё более быстрая и меньшая по объёму, чем гидропоника, ещё один способ – эффективный расход внутренних ресурсов организма в самом крайнем случае.

Автор выражает благодарность биологам Илье Куракину и Нине Попковой за замечания и дополнения по теме данной заметки.

Сергей Савченко