[濑名秀明]+寄生前夜-第19部分

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　　　　石原教授列举了蛔虫等几种寄生虫后，以身体里的肠内细菌为例开始向大家解释“共生”这一概念。

　　　　“和其他寄生虫一样，肠内细菌也居住在我们体内，从我们这些寄主处获取养分维持生命。不过，刚才也曾提到过，肠内细菌是非常有益的，它可以为我们提供维生素K。像这样不同的生物共同生活在一起，而且相互从对方获益的关系，就叫做共生。肠内细菌虽然是寄生虫，但对我们来说却是必不可少的。那么，和我们一起共生的就只有肠内细苗吗？当然不是。至此我们终于进入了这次演讲的正题，它的名字大家在中学学习理科的时候应该接触过，那就是：‘线粒体’。事实上，我们发现线粒体也是一种与我们共生的寄生虫。当然，线粒体并不是什么虫类，严格说来不能使用寄生虫一词，但两者有共通之处：那就是它们都和我们这些寄主共生在一起。通过对线粒体的研究，我们也从中了解到了许许多多有关我们人类自己的有趣知识。我们的讲座正在围绕线粒体这一课题从事相关的研究。今天，我想给各位谈一谈线粒体与人类的共生关系。”

　　　　说到这里，石原教授停顿了一下，给会场中央负责放映幻灯的工作人员做了个手势。幻灯机的散热扇转动了起来，与此同时，室内的电灯开始由前至后依次熄灭。可能是工作人员在操控开关吧。圣美一边这样想着，一边回头把视线投向了后面。

　　　　这时，圣美的视野里出现了一张熟悉的面孔。

　　　　刚好在圣美座位后三排的地方坐着一个男的。圣美的视线凝固在那人身上，想要弄清他到底是谁，可是，由于房间里的光线暗了下来，圣美无法看清对方的脸庞。而那个人也好像注意到了圣美的目光，朝这边看了过来。圣美有点不好意思，连忙把头重新转向前方。

　　　　屏幕上打出了一张巨大的细胞构造图。

　　　　“这就是人类细胞的简图。”石原教授手里拿着发出红色光线的激光笔向大家做着说明，“正中间的位置是细胞核，里面有染色体和大量的遗传信息。而这里的椭圆形结构就是线粒体。如图所示它有外膜和内膜，内膜呈褶皱状。我想这幅图大家都比较熟悉，因为中学的时候应该是学过的，教科书上都像这样把线粒体描绘成椭圆的形状，但实际上，线粒体并不是这个样子，它的真实形态大家恐怕都想象不到，好，请放下一张幻灯片。”

　　　　画画切换到了另一幅图像。这时，在场的人一下子发出了轻微的惊叹声。

　　　　“这就是线粒体的真面目。”

　　　　细胞的图像占满了整个屏幕。漆黑的背景上隐约浮现出淡淡的菱形轮廓，里面有无数类似收缩了的线状组织都被染成了绿色。仔细一看，它们全都有规则地朝向斜上方，好像马上就要整齐划一地波动起来似的。细胞中央，大概是核的位置上有一个黑窟隆。圣美知道，这是使用某种方法染色后的活体细胞的线粒体在显微镜下所呈现的景象。一个细胞当中有几十乃至几百个这样的线粒体。如此壮丽的姿态简直比天鹅绒的褶皱还要漂亮。以前圣美对线粒体的印象一下子被抛到九霄云外去了。

　　　　“扑通”。

　　　　心脏的反应又来了。

　　　　“扑通”。

　　　　又是一次。

　　　　就是它。圣美发现了。

　　　　心脏的反应就是因为它，心脏对线粒体异常地兴奋。

　　　　可是，为什么会这样呢？

　　　　圣美的双眼死死地盯着屏幕。不规则的心跳使圣美呼吸紊乱，喘不过气来。然而，圣美却一动不动地凝视着线粒体的巨幅图像，竟然把用手按住胸口这一习惯性动作都忘记了。画面又切换到了下—张，屏幕上显示出了许多经过染色后的线粒体的照片，被染得蓝蓝绿绿的线粒体呈现出各种各样的形态：有的膨胀，有的扭曲，有的相互融合，有的被撕成碎片，变化多端，千姿厅态。圣美被这些线粒体的姿态迷住了。看着这些弯弯曲曲、酷似大肠菌的线粒体，圣美终于理解到了为什么说线粒体是寄生虫。

　　　　石原教授细致地讲解道，线粒体里边也有DNA，但与细胞核内的DNA不属于同一种类。这说明线粒体是过去曾经寄生在细胞里的细菌的后裔……遥远的过去，当我们的祖先还是单细胞的时候，线粒体就侵入其中，并一直与我们共生至今。

　　　　“在这里，我想简单讲述一下细胞的进化史。一般认为，生命首次出现在地球上是距今三十九亿至三卜七亿年前的事情。最初的生命体构造极其简单，就是一层包裹着DNA的软膜。它们生活在海底火山的附近，以火山排出的硫化氢为养料。那时的地球上几乎没有氧。然而，由这种原始的生命体进化出了一种叫蓝绿藻的生物。它是现在的叶绿体的远祖，能通过光合作用制造出糖，同时释放氧气。这种蓝绿藻大量繁殖，在距今二十五亿年前的时候，充满了全世界的海洋。随后，海里和大气中的含氧量增大了起来，这就使那些以硫化氢为养料的原始细菌遭罪了。因为它们和我们不同，是厌氧性的，氧对它们来说是毒索，所以这些原始细菌的生存空间受到蓝绿藻的不断挤压，逐渐缩小到火山附近很小的范围之内。它们只能在那里继续过着悄无声息的生活。这样一来，作为主角登上历史舞台的便是新兴的好氧性细菌。蓝绿藻制造出来的氧气充满了整个海洋。有的生物就在考虑能不能利用这些氧气来生产自己所需的养料。它们就是好氧性细菌——线粒体的祖先。因为这种细菌懂得怎样利用氧气，所以它们所产生的能量让普通的细菌望尘莫及。那么产生能量意味着什么呢？意味着可以四处活动。这种细菌在海里来回游动。到了距今十几亿年前的时候，发生了一次重大的事件。那些在火山边苟延残喘的厌氧性细菌遭受到了好氧性细菌的入侵。好氧性细菌的初衷可能是想饱餐一顿，但它们不久便打消了这个念头，并最终在我们祖先的体内定居下来。从这一刻起，线粒体就开始了与我们的共生。”

　　　　用电子显微镜拍摄的线粒体的照片出现在屏幕上。位于画面中央的线粒体正处于分裂的形态，中段已经凹陷，很快就要断开了。线粒体内部有一个黑块，它刚好处在凹陷处的正中，似平正准备一分为二。石原教授讲解道，这就是线粒体的DNA。线粒体是在细胞里完成分裂和增殖的。线粒体内的DNA也会被复制并分配到两个新生的线粒体中去。这一过程和其他细菌没什么两样。圣美觉得线粒体是活着的，它们居住在自己体内，正进行着分裂。

　　　　“这样的想象大家能接受吗？我们之所以能够进化到现在这一步，线粒体可谓功不可没。我们的祖先与线粒体共生在一起，因而获得了巨大的能量。从此，原本厌氧的细胞反而喜欢上了氧气使得细胞的运动能力大大提高。这么一来，细胞便可以通过自己的力量去获取营养，再也不必原地不动地等着随波逐流的养料飘荡过来了。由于细胞可以利用自己的能量移动到富含养料的地方，所以我们的祖先就拥有了一种新的能力，那就是，思考如何捕猎的思维能力。究竟怎样才能迅速而有效地获取到自己所需的养料呢？为了解决这样的问题，生命逐渐由反射、本能等简单的神经活动发展出了高级的思维能力。

　　　　“另一方面，学界普遍认为，除了线粒体之外，蓝绿藻也在这一时期进入到了细胞内部。它们的情况又是什么样的呢？只要有光照，它们就能在自己体内制造出养料，所以无须四处奔波寻找猎物，也没有特别需要思考的事情。它们所要做的只是尽量扩张自己的表面积以获取更多的日光。大家已经猜出来了吧，它们进化成了植物。虽然这样讲未免把问题考虑得太简单了，不过大家应该可以从中理解到动物和植物之间的差别。可以说，正是由于我们同线粒体形成了这种共生关系，所以我们才可以像现在这样进行活动和思维。”

　　　　石原教授一边指着展现生物进化过程的进化树示意图，一边向众进行讲解。在进化树上，“远祖真核生物”的主干与“线粒体”交汇在一起后，分出“植物”、“动物”，“菌类”三个树权，其中，“植物”与从“蓝绿藻”分出来的“叶绿体”又在半路上会合。圣美觉得，图中”线粒体”这根树干显得格外强壮。

　　　　屏幕上的图像又切回到线粒体的照片。石原教授接着讲道：“然而，如今的线粒体却不能完全按照自己的意志随心所欲地任意增殖。目前尚不清楚线粒体是怎样进行分裂的，不过研究结果表明，线粒体的增殖由细胞核基因控制。线粒体刚进入细胞内部的时候，能让自己增殖的遗传密码应该是记录在它自己的基因上的。可是，线粒体很快就把这些密码转移到了寄主的细胞核基因上。因而，现在线粒体里的DNA上只保存有极少量的遗传密码。线粒体把自身的增殖以及与自身的构成材料——蛋白质的制造相关的遗传信息，全都塞给了细胞核。这样一来，线粒体就可以全心全意地投身于能量的生产了。对线粒体来说，把那些烦杂的事情统统交给细胞核来做，自己便可以生活得惬意轻松。寄主会替自己安排调度好糖、脂肪这些用来制造能量的原料，而线粒体自己根本不用操心。另一方面，站在寄主细胞的立场上来讲，只要提供产生能量的原料，线粒体就会为自己制造出自己无论如何也无法制造的高效能量，想想也挺划算的。也就是说，就像我们人类与肠内细菌互利互惠一样，从远古开始，寄主细胞就一直和线粒体保持着良好的共生关系。”

　　　　讲到这里，石原教授歇了口气，端起桌上的水杯抿了一口。

　　　　圣美的心脏“扑通”直跳，好像马上就要从胸腔里蹦出来了。

　　　　她竟然没注意到，自己嘴唇微开，正呼呼地喘着粗气由于台上的教授暂时没有说话，圣美这才发觉自己的喘气声，于是赶紧咽了一口唾液，把嘴合拢，但胸腔内的震动一时还无法平息。嘴闭上之后，呼出的气流又以一定的节奏从鼻腔喷出——圣美觉得不好意思，便一把捂住自己的鼻子和嘴，想要把这种声响降到最低。她闭上眼做了个深呼吸。

　　　　圣美不明白自己为何会如此兴奋，为何对线粒体竟如此痴迷。为什么？搞不懂。“扑通”、“扑通”、“扑通”。心脏仍然在猛烈地跳动，额头—上渗出了油汗，胸口和大腿内侧也都浸透了汗水，衣服紧贴在她的身上。圣美用手指刮了一下额头的汗液，只觉得黏糊糊的。

　　　　圣美睁开眼睛，从包里取出手绢擦了擦额头和脖子。再一看屏幕，石原教授已经把话题转移到了线粒体DNA上。随着老化的加剧，线粒体内的DNA会出现异常。这类现象似乎与一种叫活性氧的物质有关。教授举出了几种因线粒体基因异常而引发的疾病。接着，石原教授又淡起了线粒体基因是怎么代代相传的。“有意思的是，线粒体基因是母系遗传的。受精的时候，尽管精子的线粒体也要进入卵子，但通常的情况下，精子所带来的父方的线粒体DNA不会在受精卵中增多。因为只有母方的线粒体DNA才能增加所以新生儿体内绝大多数的线粒体与母亲相同。因而可以说，线粒体基因属于母系遗传。但是，这并不意味着因线粒体基因异常而导致的疾病全都是母系遗传的。解开这一谜团的工作现在正在进行，这也是我们的讲究课题之一。最近有研究表明，线粒体基因的遗传并不完全是母系遗传……当然，要详细说起来，这个问题就太复杂了，今天我们姑且不论。”

　　　　屏幕上的照片逐渐减少，取而代之的是色彩鲜艳的图表。计算机绘制出的这些示意图对圣美的震撼力远不如先前显微镜下的实物照片。有关线粒体基因的介绍持续约五分钟。不知不觉，原先圣美胸腔内的激烈震动渐渐缓和了许多。一段时间过后，心跳声也平息了下来，心脏的跳动正在恢复正常。

　　　　圣美松了口气。她调整了一下自己的姿势，想把注意力集中别教授的讲解上来。石原教授正要转换话题。

　　　　“……我想大家在上班啊、上学啊，和邻里相处的过程中，一定都感受到了很多的压力吧，有人说现代社会是压力的社会。正是由于我们总是和他人生活在一起，所以压力的产生是不可避免的。可以说，同样的情况也会出现在寄主细胞与线粒体的共生关系中。彼此不同的生物类型共同生活在一起的时候，压力便会随之产生。事实上，一旦细胞感受到了压力，细胞内就会产生一种叫压力蛋白质的物质。现在我们已经知道，这种压力蛋白质能够协调细胞核与线粒体之间的共生关系。”

　　　　细胞中有多种压力蛋白质。这些压力蛋白质承担着向线粒体运输酶的任务。如果没有了这些压力蛋白质，线粒体就会出现异常。石原教授用形象生动的图表对此一一做了说明。圣美的心跳完全恢复了正常。她一看自己的双手，还保持着拳头紧握的形状，刚才发作时，因不堪忍受而使劲握紧的拳头直到现在还没有松开。圣关内心苦笑了一下，松开了拳头。她活动了两下自己的双手，让紧张的肌肉放松放松。

　　　　这时，屏幕上的画面切换了，出现了一张巨幅柱状图。石原教授解释说，这是自己所在讲座的实验结果。图上显示的是，在压力蛋白质缺损的条件下酶输入线粒体的情况。横坐标上排列着各种压力蛋白质的名称，每一个名称上都有一根与之相应的柱状图。它们当中既有长的，也有短的。

　　　　“由此可见，如果缺少了一部分的压力蛋白质，线粒体中酶的发现量就会下降。这种情况有可能会导致某些因线粒体机能下降而诱发的疾病。”

　　　　圣美凝视着画面。她的视线随着石原教授的激光笔发射出的红光不断地移动，脑子里揣摩着柱状图的含义。教授结束了对这幅图的讲解，正要放下一张幻灯的时候，圣美的视线不经意间捕捉到了一个教授没有指出的细节。画面的右下角处有一行英文小字。

　　　　这一瞬间，“咚”！圣美的心头一惊。