動物掙脫不了的“金箍”

企鵝和野馬為什么不能在天上飛？矯健的蒼鷹為什么不能想飛多遠就飛多遠？誰限制了它們？

難以掙脫的“金箍”

神話故事里的孫悟空頭上被套著金箍，那是他師父唐僧用來制止或懲罰孫悟空的恣意妄為或胡作非為的法寶。但眼觀地球生物圈的飛禽走獸們，它們身上似乎也都被扣著一個隱形的“金箍”，如陸地上的野馬雖然跑得飛快，但速度卻無法超過獵豹;和蒼鷹同屬于鳥類的企鵝，欲飛卻不能，只能在南極蹣跚踉蹌……它們身上的“金箍”究竟是什么呢？

以往，研究人員從動物進化路線圖上進行了仔細的分析，但只能找到它們相互之間生理器官的巨大差異，卻無法破解這個謎團。直到最近，中國科學家領導的一個研究小組另辟蹊徑，最終找到了謎底。

研究小組先從鳥類飛行能力的角度入手，探尋其中的秘密，因為在現存的鳥類中，飛行能力呈現了多樣化。比如：鷹和雕等飛禽具有良好的飛翔能力，與此相反的是企鵝、鴕鳥等鳥類的飛翔能力完全退化，而家雞，環(huán)頸雉和錦雞等鳥類的飛翔能力部分退化，只能短距離的滑翔飛行。那么，這幾類不同的鳥之間“真正的差異”在哪里呢？通過對76種鳥類線粒體全基因組序列的比較和分析，研究小組發(fā)現，飛翔退化組的鳥類的線粒體為細胞提供能量的能力明顯小于飛翔組。原來細胞線粒體提供能量的大小，是造成它們飛行能力差異巨大的根本原因，這說明隱形“金箍”就套在它們細胞內的線粒體上。

既然這個“金箍”在飛禽身上靈驗，是否意味著在走獸身上也靈驗呢？接下來，研究小組進一步研究了214種哺乳動物線粒體基因組，結果顯示，奔跑運動能力弱的哺乳動物線粒體提供能量的能力明顯小于奔跑運動能力強的哺乳動物。這表明，物種運動、飛行能力大小與其細胞線粒體提供能量的能力大小成正比關系，但線粒體身上有個無形的“金箍”，它牢牢地控制著線粒體的一舉一動，不是線粒體想提供多大能量都能心想事成。

誰給動物套上“金箍”的

為什么無形的“金箍”要套在線粒體身上，又是誰套上去的呢？

近些年來，科學家通過對細胞的深入研究，逐漸發(fā)現了具有活性的細胞中隱藏的深層秘密。原來，有活性的細胞必須有能量的供給，而線粒體就是細胞中制造能量的器官，科學家為此給線粒體取了一個別名，叫作“細胞的發(fā)電廠”。因此把“金箍”套在線粒體身上，恰恰是卡住了動物運動能力的“咽喉”。

那么究竟是誰給動物們套上了“金箍”呢？現在看來，應當是自然環(huán)境，因為動物在進化過程中，之所以會選擇陸地飛奔或藍天翱翔，都是周邊環(huán)境的各種復雜因素促成的。如野馬要想脫離虎口，必須拼命飛奔，這就促使它的線粒體提高“發(fā)電”能力，慢慢地，它們的“發(fā)電”能力就逐漸提高了。但為了減輕線粒體過重的負擔，野馬還必須學會控制自己的體型和體重，不能過于膨脹，這樣才能保證線粒體提供的“電力”主要是用于速度的提高上，而不是消耗在馱運過多的肉塊和過大的骨架上。而蒼鷹之所以選擇飛，就是因為陸地上制約它們生存的環(huán)境因素太多了，只能選擇飛起來躲避敵害和覓食，但要飛，就要消耗非常多的“電力”，但它們的線粒體的“發(fā)電”能力并不是非常強，于是它們只能選擇縮小體型、減輕自重、安上翅膀等一整套生存策略。至于比蒼鷹體型小，重量輕的麻雀，其飛行能力之所以遠不及蒼鷹，那是因為麻雀的“金箍”太緊了，這導致它們線粒體的“發(fā)電”能力根本不能和蒼鷹相提并論。

當然，大自然給動物包括人類套上的“金箍”，其松緊度不是死的，雖然無法摘掉，但卻可以改變。但單靠自然進化，這種改變的幅度肯定會需要很長時間，而且幅度不會很大。假如我們期待企鵝有朝一日翱翔藍天，那真的是猴年馬月的事情。但如果未來人類破解了某一種動物的“金箍”的全部秘密，那事情就好辦多了?？茖W家指出，下一步人們可以通過干預線粒體遺傳基因的方法，具體改變或調整某一種動物的“金箍”，到時候，讓企鵝飛向藍天，讓人類的奔跑速度個個賽獵豹，就不是什么神話了。

（暮春摘自“大科技”微信公眾號）