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像，按照30%反射到太空，70%作用於地球來算，太陽一小時內作用於地球的能量足以為人類提供一年的電力需求。如此完美的能量來源，讓許多人產生了一個念頭，為什麼動物要辛苦捕獵，而不是像植物一樣直接利用陽光？

其實，我們能想到的，大自然都已經嘗試過了。

光合作用的動物大自然一直都在嘗試，現在我們都能在大自然中找到許多同時包含異養（覓食）和自養（光合作用）兩種營養方式的生物，只是這種「雜牌」生物確實沒有太多的演化優勢，所以沒有普及而已。

關於動物利用陽光的自養行為，主要有幾種嘗試：

第一種是透過演化尋找到類似光合作用的方法，自行完成太陽能的利用，這種方式的例子就是一些蚜蟲。

蚜蟲是農業害蟲，但它們一直都是遺傳學家的朋友，這些小東西有太多獨特之處了，有研究表明，一些豌豆蚜蟲利用一種被稱為類胡蘿蔔素的色素來收集太陽能並製造ATP。

據信，這些蚜蟲是從真菌那裡竊取到製造這些色素的基因[1]，自然界已知具有相似情況的動物還有一些。

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

第二種，透過共生關係進行光合作用。這種自養方式的動物非常常見，其中珊瑚就是最典型的例子。

Toby Hudson

珊瑚是數百種類似海葵的軟體動物的集合，生活在它們自己建造的巨大岩礁中。

它們依賴被稱為甲藻的微小藻類，這些藻類生活在細胞內的特殊隔間中，它們可以進行光合作用，並為珊瑚提供營養。

這種方式在海洋中很常見，海葵、蛤蜊、海綿和蠕蟲等等都有相應的例子，另外至少有一種脊椎動物也在這麼做，那就是斑點蠑螈。

斑點蠑螈已知唯一內共生的脊椎動物D. Gordon E. Robertson

你可能會問，既然可以共生，那為什麼不直接利用這些共生體生產能量的部分──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行為──直接取得葉綠體。

已知有一種動物可以直接取得葉綠體作為己用，那就是艾莉西亞海蛞蝓。

這些動物以綠色藻類為食，然後直接剝奪了食物中的葉綠體，並儲存在自己的消化道內，讓這些葉綠體繼續為自己工作，讓自己可以像植物一樣生存。

艾莉西亞海蛞蝓Karen N. Pelletreau

不過，新生的艾莉西亞海蛞蝓並沒有葉綠體，它們需要吃藻類來獲得。

那麼更有趣問題是，為什麼不進一步優化這種共生關係，直接將葉綠體跟隨自己的細胞自我複製呢？

好吧，你現在想到了真核生物起源的一個重要假說——內共生理論，這種理論認為真核植物葉綠體的獲取很可能就是早期較大的異養原核生物吞噬了最早的光合作用原核生物——藍細菌，並把藍細菌「訓練」成了自我複製的葉綠體。

圖：葉綠體和藍細菌對比，兩者有許多相似之處

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

有證據表明，把葉綠體訓練成細胞內自我複製個體的情況，自然界獨立經歷過好幾次，不過許多都不是利用藍細菌，而是原核生物直接吞噬了包含有葉綠體的真核細胞，然後獲取了對方的葉綠體，並隨著時間推移完全佔為己用。

既然，異養生物──包括真正的高級動物都能做到自養行為，或是直接利用，那為什麼真正光合作用的動物不存在呢？

現在，我們可以回過頭來回答這個問題了。

首先，從演化動力學角度來看，我覺得自養和異養是兩種完全對立的適應，「雜牌」或同時擁有自養和異養的中間態沒什麼生存優勢。

異養生物需要想辦法捕捉獵物，它們需要更快、更有力量，生理結構需要朝著這方面優化，而這種生活方式指向的是高消耗。

光合作用其實是一種低效率的生存方式，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化——比如盡量的將葉綠體平鋪加大光合作用。

如果動物想要得到光合作用，它大概率也要為此付出相對應的生理結構，而這個改變會犧牲它作為動物的優勢。

例如艾莉西亞海蛞蝓，它算是目前最好的中間態樣本了，它為了能夠更好的光合作用，其實是把身體演化成了類似葉子一樣平鋪開來。

這種身體結構可能讓它們犧牲了許多進食方面的便攜，它們需要在進食方面投入更多的能量，只是它們可以透過光合作用補充。

可以說，雖然艾莉西亞海蛞蝓獲得光合作用能力在能量獲取方面有優勢，但是它在攝食方面投入更多能量，如果不是特殊的環境，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，降低被捕食的風險。

其次，你會發現越簡單的動物才有機會和光合作用的生物共生，而那些能夠做到讓葉綠體自我複製完全佔為己用的生物，其實都是最簡單的單細胞原核生物。

這方面做得最好的複雜動物——艾莉西亞海蛞蝓，目前尚不清楚它們如何讓葉綠體為自己服務，但可以肯定的是對於複雜動物而言，這涉及的基因很多，很難通過進化完成。

不過，我這邊有看到，那些獲得葉綠體的單細胞生物，最後基本上都是演化到完全依賴光合內共生體，並失去了覓食的能力。

只能說躺平誰都想，但是動物在異養這條路上走得夠遠了，複雜一點的很難改變自己，也很難適應自養生活方式。

簡單的動物可能還有戲，只是這些生物不會太常見，因為確實沒太多優勢。

參考：

[1].https://www.science.org/doi/10.1126/science.11​​87113