2014年2月24日 星期一

體內的太古之海-3

在中學的生物課本裡,

你會開始學到,我們細胞中間的那顆東西叫細胞核,包在最外層的叫細胞膜,細胞膜和細胞核之間的空間(至少在課本的圖上看起來就是個空間)叫做細胞質,然後細胞質裡有很多叫做胞器的東西,負責不同的工作...等等。

看起來是如此的理所當然,井然有序。

而且,既然每個東西都被標上了名字跟功能,似乎顯示現代科學已經很了解細胞這玩意了。

一個常被人們用來理解細胞的方式,就是把細胞形容成一座工廠。工廠裡有很多不同的機器(就像胞器一樣)放在不同的隔間,可以處理不同的製程、生產不同的產品。




但這樣的理解方式,到了學習進階的分子或細胞生物學時就會出現問題(個人資質魯頓,所以這危機好像發生在大二)。

事實上,你要是能夠縮小到擠進細胞裡,你大概會發現,細胞裡根本就沒有像工廠那樣的寬大空間、而且一點也不井然有序!

因為,到處都擠滿了橫衝直撞的蛋白質!

這些蛋白質都負有任務,有的要趕到細胞膜上、有的要擠進細胞核裡。有的要撐住細胞的形狀、有的會變形,變形前跟變形後分別做著不同的事...有的則忙著進行酵素反應,把細胞吃進去的營養成份轉成其他的下游產物...然後這些產物剛一產生馬上又被一堆蛋白質搶走,因為它們需要這些產物當做能源去做下一件事...

最後別忘記,所有的蛋白質都有使用期限,也就是說久了也會壞掉。所以壞掉的蛋白質要被分解回收,然後在同一時間裡還要一直合成新的蛋白質來補充淘汰掉的蛋白質........

然後你可能會發現,細胞裡到處都是所謂的「微環境」,這微環境可能只是某個鹽類濃度跟旁邊有點不一樣的模糊區域、甚至只是幾個蛋白質圍繞起來的開口,才剛形成馬上就又消逝無蹤。但就在那電光石火的一瞬間,某些蛋白質已經做完了它該做的事,然後又不知道跑到哪裡去了。

你也許還會發現,細胞膜根本不是一堵牆,而是到處都跟細胞質混雜在一起的不斷蠕動結構,到處都有蛋白質穿插其上,有的蛋白質還會去挖細胞膜來生產其他的東西......

細胞核也根本就不是一顆固定的、貯存DNA的球,反而像是繁忙的交通中樞,各種蛋白質、RNA瘋狂地在核內外高速穿梭,永不停歇....

看似一團混亂是嗎?厲害的是,這種種看似無序的行為,卻都是在高度精密調控之下進行的結果。每個蛋白質,藉由正確地執行自己該做的事,讓細胞能夠存活下去,發揮它正常的機能。

有一幕電影場景能勉強描述這種感覺:那就是當哈利波特闖進魔法部的時候看到的景象-
所有人都在忙,都有自己的任務在身,伴隨著便條紙四處飛舞,但整體看起來卻是如此地無序而雜亂。

我們把這種種現象給一個總稱,就叫做生命現象。至於這整個如此複雜又精密的控制是如何維持的?老實說,科學家所知道的部份,還很有限。

從細胞裡蛋白質的種種互動反應,你可以大概猜想,在那遙遠遙遠以前、孕育初始生命的太古之海裡,發生的會是什麼樣的事情。

哪怕當時生命尚未出現,但蛋白質與蛋白質、還有蛋白質與其他物質間的互動,也很可能就是如此的激烈而複雜。