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第六章 运动力量与荣耀2(第2页)

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所以尽管横纹肌和平滑肌都利用类似的肌球蛋白与肌动蛋白系统,但是这两个系统,似乎是从同一个既有平滑肌又有横纹肌的共祖身上,独立进化出来的。

这个共祖属于最早出现的动物之一,在那个时候水母大概就算是进化创作的巅峰了。

尽管横纹肌与平滑肌的进化历史超出预期,但是可以确定的是,众多变化万千的肌球蛋白都有同一个共祖。

它们的基本结构都一样,都会和肌动蛋白以及ATP结合,而且结合在相同的位置上。

它们也都执行一样的机械循环。

如果说横纹肌和平滑肌的肌球蛋白来自相同的共祖,那么这个共祖应该比水母还原始,它可能既没有平滑肌也没有横纹肌,但是已经有肌动蛋白和肌球蛋白,只不过被拿来做别的事。

会用来做什么呢?答案其实一点也不新鲜,早在20世纪60年代就已经被发现了,而且源自一个意外。

尽管这个发现算是老古董,然而在生物学里很少有发现可以像它这样有远见,一下子就为肌肉的进化历史打开一扇大窗。

它是赫胥黎通过电子显微镜发现的,肌球蛋白的头可以“装饰”

到肌动蛋白纤维上。

下面让我解释得详细一点。

各类肌肉纤维都可以被提取出来,然后分解为子单元。

以肌球蛋白为例,它的头可以和尾巴分开,然后在试管里和肌动蛋白结合。

而肌动蛋白呢,只要放在适当的环境中,它会很快地结合成长条纤维,聚集是肌动蛋白的天性。

肌球蛋白的头会接到肌动蛋白纤维上,就如同在肌肉里一样。

这些头排列在肌动蛋白纤维上宛如一个个小箭头,而且所有箭头都朝向一个方向,表示肌动蛋白具有极性。

肌动蛋白只会用一种方式组合,而肌球蛋白永远只会接在同一个方向上,这样才能产生力量。

(在肌节里,肌动蛋白聚合方向会在中线处反过来,让两边往中间拉,一整段肌节成为一个收缩单位。

每一个相邻的肌节收缩,结果造成肌肉整体收缩。

这些小箭头只会接在肌动蛋白纤维上,完全不会与其他蛋白质作用,因此我们可以在其他细胞里加入肌球蛋白的头,用来检验是否含有肌动蛋白。

在20世纪60年代以前,所有人都假设肌动蛋白是肌肉特有的蛋白质,可以存在于不同物种的肌肉细胞里,但是不可能出现在其他细胞中。

然而生化学的研究结果挑战了这一常识,因为研究发现最不可能有肌肉的生物,也就是我们用来烘焙的酵母菌,也可能含有肌动蛋白。

用肌球蛋白的头去找肌动蛋白纤维这样一个简单实验,像打开了潘多拉的盒子一样揭露了许多真相。

赫胥黎是第一个打开它的人,他从黏菌中提取出肌动蛋白,然后加入兔子的肌球蛋白,结果发现两者可以完美结合。

肌动蛋白无所不在。

所有复杂细胞里面都有肌动蛋白构成的骨架,称为细胞骨架(见图6.3)。

我们体内所有的细胞,动物、植物、真菌、藻类、原虫等,全部都有肌动蛋白构成的细胞骨架。

从兔子肌球蛋白可以和黏菌肌动蛋白结合这件事可以看出,不同物种差异极大的细胞中,肌动蛋白纤维的构造非常相似。

该结论正确,却也很令人不解。

如今我们知道,酵母菌和人类肌动蛋白的基因相似度高达95%。

[5]从这一事实来看,肌肉的进化变得非常不同。

用来推动我们肌肉的纤维,其实也可以用来推动微小世界里所有的复杂细胞。

它们真正的差异在于组织形式不同。

我很喜欢音乐中的变奏曲。

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