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標題: 一種微生物海原體連糖都不吃 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2024-12-6 07:24 PM 標題: 一種微生物海原體連糖都不吃

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　　人為什麼喜歡吃糖﹖因為糖是甜的。那人又為什麼會覺得糖有甜味呢﹖實際上﹐味道並不是食物自身的屬性﹐而是完全由人的舌頭判定的。同一種蔬菜﹐有的人覺得很苦﹐有的人就不覺得。大體說來﹐人之所以覺得某個東西好吃﹐那都是因為人體在歷史上很需要這個東西。當然﹐現在「糖過量」變成了新問題﹐但這並不影響糖本身對人體生理的重要性。歸根結底是因為糖特別容易轉化成能量。所有的生物都時刻需要能量才能活著﹐但是生物需要的能量都是比較溫和的﹐太強烈的能量就會破壞生物體的結構﹐所以人不能靠燒火生存﹐也不能靠接電線生存。
　　糖就是最好的能量來源：﹐和氧氣一起﹐在幾十種酶的催化下﹐經歷一系列複雜的化學反應﹐把裡面的能量一點點溫柔地釋放出來﹐供人使用。在緊急情況下﹐人體也會拿其他化學物質來生成能量﹐但正常來說糖一直是主流。這不但對人成立﹐對地球上幾乎所有的生物都成立。
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　　不過﹐生物界永遠有例外。《自然通訊》近期報道了一種微生物海原體。它就不吃糖﹐哪怕你把它泡在糖水裡﹐它都像是沒看見一樣。研究表明﹐它的體內完全失去了代謝糖的能力﹐其他生物負責讓糖發生反應的那些酶﹐它基本上丟光了。那它的能量要從哪裡來呢﹖是個非常生僻的渠道﹐精氨酸水解。這個渠道只需要三個酶﹐但是能量效率上就天差地別了。理論上﹐一分子葡萄糖在生物體內最多可以產出38份能量﹐實踐中通常產出30~32份。可是一分子精氨酸﹐竟然只能產出一份又多一點能量。靠著這麼一點微不足道的能量﹐居然還能活下來﹐也真是難為它了。
　　那麼﹐為什麼這個菌會這麼節能呢﹖大概是因為它把身體其他部分能扔的也都扔掉了。它不但把代謝葡萄糖用到的幾十個酶都扔得差不多了﹐別的重要元件﹐它也是扔了個七七八八。生物的重要信息大都存在基因裡﹐人體有兩萬多個基因負責編碼酶和其他蛋白質﹐還有一萬多個基因負責各種調節功能﹐加起來不到四萬。而這個菌呢﹐居然只剩下359個基因﹐只有人類的百分之一。
　　精簡到這種程度的生物﹐到底怎麼生存的﹖答案是﹐它並不是獨立生活﹐而是住在一種深海八放珊瑚的體內。我們熟悉的熱帶淺海珊瑚﹐大多是靠體內共生的藻類光合作用獲取能量。但是深海幾乎沒有陽光﹐生活在這裡的珊瑚基本上都是捕食者﹐靠吃別的微小動物和有機物碎屑為生。它們體內也有了其他的生物。我們對於這些生物還很缺乏瞭解。這次發現的菌﹐就是一個案例。
　　菌住在人家身體裡幹嘛呢﹖一個顯然的好處是可以利用現成的營養物質﹐不用自己造了。人類目前發現的最簡單的獨立生活的生物﹐也有1100個基因﹐畢竟任何生物只要活著﹐就需要進行一些最基本的新陳代謝﹐製造一批最基本的身體零件。但假如這些零件可以從外界獲得﹐那就不需要自己造了。
　　對於獨立生活的生物來說﹐在茫茫大海裡偶然找到這些零件可以說是難如登天﹐完全不能指望。但是如果直接住在其他生物體內﹐那絕大部分零件身邊直接就有了。但是請等一下﹐那不就是「偷」別人家東西嗎﹖沒錯﹐很多寄生的微生物確實是在偷。但在這個案例裡﹐深海珊瑚和它體內的菌好像還挺和諧的。前者並沒有要把它趕跑的跡象。通常來說﹐這意味著菌也給珊瑚做了一些好事作為回報﹐雙方的關係就成了互惠互利。這種關係就不再是寄生﹐而是共生了。
　　那麼這個菌到底給珊瑚做了什麼好事作為回報呢﹖研究者還不完全清楚﹐但論文裡提出了兩種可能﹐一是防禦﹔二是廢物處理。
　　「防禦」指的是這個菌可以驅趕其他的寄生生物。科學家在菌的體內發現了一種很活躍的DNA切割系統﹐叫做CRISPR。CRISPR在當代生物技術裡是一種非常非常重要的基因編輯工具。不過﹐它本來的作用是破壞入侵者的基因。也許這個菌可以使用CRISPR把別的有害寄生菌都消滅掉﹐作為回報﹐珊瑚就負責給菌提供一點營養。這有點像是養貓來抓老鼠﹐雖然貓也需要人去餵﹐但和老鼠的害處相比就無關緊要了。
　　「廢物處理」指的就是之前提到的菌的能量來源﹐也就是精氨酸。精氨酸水解是個非常低效的能量來源﹐遠遠比不上吃糖。會選擇這種能量看似難以理解﹐但如果這是有意的呢﹖如果這是符合珊瑚利益的呢﹖所有的生物都有分解氨基酸的需求。珊瑚完全有可能是把這個任務交給了菌來處理﹐過程中順帶釋放的能量就算是送給菌了。而菌這邊則是專心分解精氨酸﹐不和珊瑚爭搶寶貴的糖。這樣﹐就又變成雙贏的場景了。
　　當然﹐上述兩種可能性也許並不矛盾。細菌是地球上真正的生物化學大師﹐發明了無數超乎想像的生化代謝途徑﹐相比之下大型動植物的生化代謝簡直是千篇一律。正因此﹐當代生物學研究裡細菌的地位極其重要。這種菌的奇怪代謝大概不能直接幫助人控糖﹐畢竟糖代謝對人太重要了不能整個丟棄——但是它或許能加深人類對生化進程的理解﹐說不定還能給生物學科研提供強有力的研究工具。
　　菌或許沒有腦子﹐但它們幾十億年試錯試出來的那麼多花招﹐未必就會輸給人類幾十年來的想像力。

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