【獵奇】理論上人類也能和螢火蟲一樣發(fā)光
摘要: 阿拉丁照明網綠色照明頻道策劃進入第十七期,本期主題為“獵奇”。帶領阿拉丁分子探秘人類也能和螢火蟲一樣發(fā)光?花600美金買個碎燈泡?
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生物有著頗為壯觀的多樣性,人類目睹過更為復雜的生物特性時,往往驚嘆:“生物怎能進化得如此復雜?”通過分子水平觀察生物,研究人員發(fā)現答案極為平凡。
發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上的一篇文章揭示了螢火蟲發(fā)光的秘密。讓螢火蟲瑩瑩發(fā)光的熒光素酶被證實是基本脂肪代謝中普遍存在的酶類。研究人員在文中寫道,在配置正確的化學環(huán)境中,參與合成脂肪的熒光素酶也能讓果蠅細胞發(fā)光。但可惜的是,向黑腹果蠅喂食該種化合物卻沒有效果。
蛋白質是由氨基酸長鏈構成的巨大分子,長鏈可以由20種氨基酸中的任何類型組成,氨基酸順序的細微差別決定了蛋白質的結構和功能。祖先相同的生物,蛋白質也具有相似的蛋白質序列——蛋白質表達所依靠的DNA也具有相似性。
所以一旦科學家克隆出負責合成螢火蟲催化發(fā)光反應的基因,就能判斷在昆蟲基因組中是否存在近似基因。事實證明的確存在:脂酰輔酶A合成酶。這是一種重要的脂肪代謝酶,它可以作為中介,使細胞在增長的脂肪酸中加入更多的碳。而螢火蟲的熒光素酶催化的反應與此極為類似,但是需要一種發(fā)出大量熒光的特種化合物共同參與反應。
但是將脂酰輔酶A合成酶和該種特殊化合物放在一起并無反應發(fā)生。問題來了:在最開始,產光化合物是如何被進化所選擇的?如果反應不發(fā)光,也就沒有選擇的依據。
這份研究的作者,曼徹斯特大學醫(yī)學院的研究人員解釋說螢火蟲的發(fā)光反應肯定起源于某種普通的不發(fā)光脂酰輔酶A合成酶。研究人員從黑腹果蠅身上提取了脂酰輔酶A合成酶,以測試類似化合物是否也能發(fā)光。結果發(fā)現黑腹果蠅體內的脂酰輔酶A合成酶能夠讓細胞產生一種暗淡的紅光。如果科學家將蠅體內的脂酰輔酶A合成酶植入人體細胞,并給予和蒼蠅體內相同的化學環(huán)境,人類也能發(fā)光。
但是像活體蒼蠅喂食化合物的實驗卻宣告失敗。“理論上,果蠅體內存在的熒光素酶,也就是說對果蠅植入CycLuc2也能發(fā)出生物光,但是向果蠅喂食含有100 μM CycLuc2的食物卻未能在果蠅身上觀察到發(fā)光現象。”
研究顯示螢火蟲發(fā)光屬于隨機的小概率事件——剛好細胞中化學環(huán)境正確,同時遇到了發(fā)光所需要的酶類——才產生了足夠自然選擇的光亮,隨著時間增長,化合物和酶類進化成更為特殊的化合物,能發(fā)出更亮更強的光芒。下次你在某個夏夜看到螢火蟲,你就會知道,在那個小小的發(fā)光部分里,某種酶類正在合成脂肪。
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