第1319章 利用碳基生命所无法利用的能量

    第1319章 利用碳基生命所无法利用的能量
    “利用碳基生命常规代谢无法利用的能量？”
    听到这句话，徐川微微愣了一下，旋即感兴趣的询问道：“你的意思是，它能让被感染的生物直接利用atp之外的其他能量？”
    通常来说，atp，也就是腺嘌呤核苷三磷酸是目前所有已知生命体內最核心的能量载体与代谢中间体，被称为“生命的能量货幣”。
    无论是人类，还是动物，亦或者是植物，微生物，乃至病毒，在活动复製繁衍的时候，都需要腺嘌呤核苷三磷酸来进行功能。
    它在能量转化、物质合成、信號传导及细胞稳態维持中发挥核心作用，是生物体代谢与生长的基础。
    而类、脂肪、淀粉等人们所最常见常说的物质，其实是能量储存形式。
    它们需要通过代谢途径將能量“兑换”成atp才能被细胞广泛使用。
    就目前地球上所有已知的、可以独立生存和繁殖的生命形式而言，没有任何一种生命能脱离atp而进行活动或繁衍。
    或许有人会说在少数极端嗜热古菌中，某些核心代谢途径更依赖gtp（核苷三磷酸）而非atp（腺嘌呤核苷三磷酸）而进行活动。
    但实际上这仍然是通过atp+激酶反应转化而来的，其公式如adp + gtp atp + gdp。
    因此，即便是对於代谢途径更依赖gtp的极端嗜热古菌来说，整个系统仍以atp的通用能量池为核心。
    而如果说地球上能有一种生命能脱离腺嘌呤核苷三磷酸而生存活动繁衍。
    那么上个世纪30年代，奥托，雅各布和瓦尔堡这三位阐明了酵解过程中atp生成与关键放能反应偶联的生化机制，確立了atp在代谢途径中的核心角色的生物学家能从棺材板里面揭盖而起。
    当然，如果以上个世纪欧洲的棺材风格来说，也有可能是推盖而出。
    总之，如果说有一种生命能够脱离atp而生存繁衍的话，那么整个生物学界都得像超新星爆发一般炸成一朵灿烂的烟。
    实验室对面，吴穆教授点点头，深吸了口气说道：“是的。”
    停顿了一下，他紧接著说道：“从目前我们对火星枯石菌的研究来看，正常情况下它感染碳基生命並不会修改原宿主的供能结构。”
    “比如我们在实验过程中常用的小白鼠，家兔，恆河猴这类动物。被感染后，它改变的主要是细胞膜与细胞核两大结构。”
    “但如果是人为的將『碳硅聚合物遗传基因』片段通过基因编辑技术插入这些动物的供能结构中，那么原本不会被改变的供能系统也会被异化，进而形成一种更复杂的供能结构。”
    说到这，吴穆教授的话语停顿了一下，他从胸前的口袋中掏出了一块保密u盘，插入了实验室的电脑中，將里面的一份实验数据与报告投放到了银幕上。
    “徐院士，这就是发现这种特殊情况的研究员的实验数据与相关的报告。”
    银幕上，月华台科研基地中对火星枯石菌的研究数据放映出来，徐川顺势看了过去。
    一旁，吴穆教授开口讲解道：“受限於发现这种现象的时间仅有一个星期不到，我们对它的了解还不够完全。”
    “不过从目前我们所进行的实验与相关的研究数据来看，『碳硅聚合物遗传基因』片段似乎主要通过在线粒体一类供能结构中构建硅-碳混合代谢通道，催化宿主细胞线粒体膜的硅基化反应来改变目標。”
    “而这一过程分三个阶段进行。”
    “第一阶段以硅化锚定为基础，就如同火星枯石菌在感染了碳基生物会异变细胞膜结构与细胞核一样。这种『碳硅聚合物遗传基因』片段会诱变线粒体外膜特定磷脂区域，使其形成一种能够识別硅基蛋白的结构。”
    “第二阶段它会使得这种膜特定磷脂区域形成直径约2-3纳米的跨膜孔道，並且藉助宿主体內的游离硅与膜磷脂的磷酸基团形成稳定的si-o-p共价键。”
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    “第三阶段则是对供能结构中的功能蛋白进行重新排列，原本的电子传递链复合物被重新定位到硅晶格节点处，形成“硅岛-蛋白质”的模块化结构。”
    “这种『硅岛-蛋白质』的模块化结构不仅能够使电子传递路径缩短15-20%，它还具备处理高氯酸盐、增强氧化磷酸化等功能。”
    说到这，吴穆教授將目前的数据报告翻了一页，一张深度感染异的黑蝇细胞供能类型占比映入了两人的眼帘中。
    “看这个。”
    “这只黑蝇是第一批接受供能结构改造的生物，从解剖电镜图可以清晰的看到，它的线粒体已经发生了非常明显的结构变化。”
    “正常来说，黑蝇的线粒体基因组通常为环状dna分子，大小约为15，000-17，000硷基对，具备外膜、內膜、膜间隙、基质、褶皱等结构。”
    “但异变后的线粒体硷基对增加到了26000-45000硷基对，其內外膜结构由原先的蛋白质变成硅-蛋白质，膜间隙宽度增加了约三分之一，褶皱的复杂程度更是翻了接近一倍。”
    “当然，相对比功能性的改变来说，结构性的改变远远不值一提。”
    “正常情况下，线粒体的主要通过有氧呼吸將葡萄等有机物转化为atp（三磷酸腺苷）供细胞使用，其核心功能依赖双层膜结构：外膜控制物质进出，內膜折迭形成嵴以扩大反应面积。”
    “但异变后的线粒体除了能够利用葡萄外，它还能够对高氯酸盐、氬离子、压电微电流、光生电子等等一系列物质进行利用。”
    “而且相对比原生线粒体对葡萄等有机物的利用来说，异变后的新线粒体能够通过ar/h混合梯度驱动改良的atp合酶。而ar的回流提供了额外的扭矩，使得每分子葡萄的atp净產量从传统的约30个跃升至48-52个区间。”
    “与此同时，部分梯度能量不经过atp，直接通过膜上的“机械耦合器”转化为机械扭矩，用於驱动邻近的细胞骨架运动或物质运输，实现了“能量-做功”的短路连接，效率更高。”
    “不仅如此，更奇特的是，异变后的线粒体能够配合枯石菌感染后形成的硅基细胞膜结构形成附属『硅-铁硫簇』结构，这些可利用这些还原力和光能，將co固定为有机酸，补充代谢中间体.”
    听著吴穆教授介绍著那一堆堆的各种生物学名词，即便是早先了解过一些生物学的徐川都有些头大。
    不过结合荧幕上的报告文件和实验数据，整体上他还是理解了对方的意思。
    “也就是说，这种异变后的新线粒体，不仅大幅度的提升了对葡萄等有机物的能量利用效率，还能够额外利用高氯酸盐、氬离子、压电微电流、光生电子等等一系列物质。”
    身旁，吴穆教授轻轻的点了点头，道：“可以这样理解。”
    “如果说传统线粒体如同一台精密的“化学燃料发动机”，而火星枯石菌改造后的线粒体，则是一个集成了化学燃料、多燃料协同燃烧技术、光伏发电和压电回收的“智慧微型能源站”。”
    “当然，並不是说异变后的线粒体能够单独的完成这些所有的任务，而是它能够结合被火星枯石菌深度感染后的宿主，利用硅基异变来做到这些。”
    “就比如这只实验用的果蝇，在通过基因编辑技术修饰线粒体结构后，再感染火星枯石菌变异，它的身体外部结构有了巨大的变化。”
    “比如翅膀，正常来说，果蝇的翅膀由几丁质和蛋白质构成。但异变后的果蝇翅膀却由一种硅-硫铁蛋白占据了主要的比例。”
    “从某种程度上来说，它削弱了果蝇的飞行能力。因为几丁质占比的降低，以及原有蛋白质储能能力的缺失都会导致果蝇的飞行时间降低。”
    “但它却赋予了果蝇一种全新的能力。”
    说到这，吴穆看向徐川，笑著开口道：“徐院士不妨猜猜异变后的果蝇具备了什么能力。”
    听到这个问题，徐川试探性的开口问道：“它能够进行光合作用，直接从辐射中汲取能量？”
    吴穆教授：“可以这样说，但它和我们理解的植物的传统光合作用有所区別，它更接近於光伏作用。”
    “简单的来说，这种硅基化的皮肤角质层细胞与部分皮下细胞的膜系统，形成有序的n型-本徵-p型（n-i-p）硅结构””
    “而我们也进行过初步的实验，模擬火星將这只果蝇放到了低氧低压的环境中，在阳光的照射下，当光照射到硅-硫铁蛋白上的时候，会使异化后的线粒体在低氧分压下仍能维持高效的电子流，atp產出在光照下额外增加25-40%。”
    “也就是说，它能適应低氧的环境。”
    “甚至我怀疑它能在无氧的太空中生存。”
    “只不过受限於实验样本数量的稀少，目前我们还没进行这种实验。”
    说到这，吴穆教授的话语停顿了下来。
    紧接著他將目光落到了面前的实验数据和报告上，感慨著开口道：“不得不说，这种从火星上发现微生物真的太神奇了，它蕴藏的价值比任何的宝藏都要巨大！”
    “光是这种能够改变宿主供能体系的能力，用无价之宝都不足以形容它的价值。”
    “这或许是能够彻底改变人类文明走向太空，进军宇宙的机会！”