“小綠人”在關於外星人的電影中佔有重要地位，從《星際大戰》中充滿智慧的絕地武士領導者尤達到《怪獸電力公司》中身材嬌小、只有一隻眼睛的大眼仔，從漫威世界中身材魁梧、力大無窮的超級英雄浩克到《史瑞克》中面噁心善的怪物史瑞克。全身覆蓋著綠色皮膚的人物角色被賦予了各式各樣的能力，但是為什麼人類不是綠色的呢？為什麼我們不能像植物一樣進行光合作用？畢竟，這會省去我們很多麻煩。
內共生理論——細胞住進細胞最熟悉的綠色生物當然是植物。植物是綠色的，因為它們的細胞中充滿了內部細胞器——葉綠體，葉綠體是光合作用的中心。葉綠體有著相當有趣的進化史，因為它們曾經是獨立於植物的自由生活的藍細菌，億萬年前被植物的祖先吞到肚子裡，開始了互利共生的進化生活。
藍藻因“發明”光合作用而聞名，光合作用是一種吸收陽光中的能量利用水和二氧化碳製造有機物的過程。任何一個發明家都可以告訴你，如果你有一個偉大的想法，那麼很快，很多人都會登門拜訪你，尋求與你合作。在一個驚人的發現中，美國生物學家、提出內共生理論的林恩·馬古利斯意識到植物內部的葉綠體是在植物譜系進化早期被捕獲並受到馴化的藍細菌。這種陸生植物的單細胞祖先似乎吞噬了一種藍細菌，但沒有消化它，而是意識到藍細菌對自己有益，決定利用它。
對所有高等生物來說，更基本的是一種叫做線粒體的細胞器。馬古利斯意識到，這也曾經是一種自由生活的細菌——在這種情況下，這種細菌可以利用鎖定在葡萄糖等含糖底物中的化學能。所以植物細胞實際上是嵌合體——由原始宿主加上兩個捕獲的細菌組成的單一有機體。這個理論被稱為內共生理論。葉綠體帶來的快樂葉綠體被馴化後，給植物帶來了巨大而直接的好處。動物只有線粒體而沒有葉綠體，線粒體允許細胞氧化葡萄糖並利用產生的化學能來促進新陳代謝。但是他們必須找到葡萄糖的來源。這意味著他們一天中的大部分時間都用來尋找、攝取和分解食物。
植物對此不必費心。它們可以簡單地用它們的葉綠體來製造葡萄糖，然後當需要時，它們可以將葡萄糖傳遞到線粒體進行生化反應釋放化學能。“巧幹能捕雄獅，蠻幹難捉蟋蟀。”既然植物可以繞過尋找葡萄糖自己製造，那麼動物當然也可以。事實上，許多動物正是這樣做的。
葉綠體是一個好的發明，許多其他生物設法乞求、借用或竊取葉綠體，主要是從已經有葉綠體的自由生活的單細胞藻類那裡。這一過程被稱為次級內共生，以區別於初級內共生，在初級內共生中，植物祖先吞噬了一種自由生活的藍細菌。尚不完全清楚為什麼次級內共生現象出現多次，而初級內共生現象只出現一次；儘管科學家們發現了第二個正在形成的初級內共生的例子。在這個例子中，宿主是一種叫做寶利內拉的奇怪的變形蟲，它似乎在馴化一種新的藍細菌，從而再現了導致陸生植物產生的古代事件。
生物進化樹
通過次級內共生，葉綠體在生物進化樹周圍的轉移產生了一大批在生態上具有重要意義的生物體，其中大多數是單細胞生物。這些生物，例如矽藻、甲藻和裸藻，對我們大多數人來說是未知的，它們是從藻類中獲得葉綠體而獨立產生的。
矽藻顯微圖
也許對我們的故事來說最有趣的是，這些單細胞光合作用生物本身已經被多細胞動物佔據了。這些共生體已經獨立進化了很多次，宿主和共生體之間的關係可以有多種形式。進行光合作用的動物生活在海底的雌雄同體生物——海蛞蝓，以藻類為食，並且吃什麼顏色的藻類就變成什麼顏色。海蛞蝓是科學家發現的第一種可生成葉綠素的動物，並可以從它們攝食的藻類中“竊取”葉綠體。海蛞蝓不能長時間維持葉綠體的工作狀態，所以它們需要持續的供給，並且對於葉綠體是否真的是蛞蝓生存所必需的，仍然存在爭議。
海底變色龍——海蛞蝓
在食物鏈的一端，許多海洋生物，如珊瑚、巨蛤和海鞘，完全依賴於它們的共生體，沒有它們就會滅亡。所以，蛞蝓和海鞘都能從光合作用中受益，為什麼我們不能呢？答案在於考慮像人類這樣的大型活躍多細胞高級動物的能量收支情況。每天，一個成年人都需要消耗相當於自身體重的一種叫做三磷酸腺苷的分子來維持基本的生命活動，這種分子儲存葡萄糖氧化釋放的化學能，並在需要時把能量釋放出去。
半個籃球場大小的皮膚加上整日曝曬為了產生大約70公斤（或多或少）的三磷酸腺苷，一個成年男性每天需要攝取吸收大約700克的葡萄糖。給定高等植物中已知的最大光合作用速率，並假設一位身高175、體重70千克的成年男性皮膚的表面積約為1.96平方米，照此計算，一個全身覆蓋著綠色皮膚的男性通過光合作用只能產生1%的日葡萄糖需求。所以為了滿足能量需求，一個依靠光合作用維持生命基本活動的成年男性必須有更多的皮膚，皮膚表面積至少要達到196平方米，大致相當於半個籃球場，並且每天還要保證充足的光照時間和一定的光照強度。
從進化角度考慮，人類不進行光合作用是有道理的，因為光合作用效率太低，看看白菜和豬肉的營養成分表就一目瞭然了，遠比不上從外界獲取來得快。如果要依靠光合作用提供能量，估計人類走一步就要休息半天。因此，我們必須不情願地得出結論，要麼外星人看起來比電影中描繪的要怪異得多，要麼在其他小綠人殖民的星球上進化的光合作用比在地球上進化的光合作用更有效。
