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(yuǎn)就飛多遠(yuǎn)？誰(shuí)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(lái)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(gè)隱形的“金箍”，如陸地上的野馬雖然跑得飛快，但速度卻無(wú)法超過(guò)獵豹;和蒼鷹同屬于鳥(niǎo)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(dòng)物進(jìn)化路線圖上進(jìn)行了仔細(xì)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(wú)法破解這個(gè)謎團(tuán)。直到最近，中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組另辟蹊徑，最終找到了謎底。

研究小組先從鳥(niǎo)類飛行能力的角度入手，探尋其中的秘密，因?yàn)樵诂F(xiàn)存的鳥(niǎo)類中，飛行能力呈現(xiàn)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(niǎo)等鳥(niǎo)類的飛翔能力完全退化，而家雞，環(huán)頸雉和錦雞等鳥(niǎo)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(niǎo)之間“真正的差異”在哪里呢？通過(guò)對(duì)76種鳥(niǎo)類線粒體全基因組序列的比較和分析，研究小組發(fā)現(xiàn)，飛翔退化組的鳥(niǎo)類的線粒體為細(xì)胞提供能量的能力明顯小于飛翔組。原來(lái)細(xì)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(shuō)明隱形“金箍”就套在它們細(xì)胞內(nèi)的線粒體上。

既然這個(gè)“金箍”在飛禽身上靈驗(yàn)，是否意味著在走獸身上也靈驗(yàn)?zāi)?？接下?lái)，研究小組進(jìn)一步研究了214種哺乳動(dòng)物線粒體基因組，結(jié)果顯示，奔跑運(yùn)動(dòng)能力弱的哺乳動(dòng)物線粒體提供能量的能力明顯小于奔跑運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)的哺乳動(dòng)物。這表明，物種運(yùn)動(dòng)、飛行能力大小與其細(xì)胞線粒體提供能量的能力大小成正比關(guān)系，但線粒體身上有個(gè)無(wú)形的“金箍”，它牢牢地控制著線粒體的一舉一動(dòng)，不是線粒體想提供多大能量都能心想事成。

誰(shuí)給動(dòng)物套上“金箍”的

為什么無(wú)形的“金箍”要套在線粒體身上，又是誰(shuí)套上去的呢？

近些年來(lái)，科學(xué)家通過(guò)對(duì)細(xì)胞的深入研究，逐漸發(fā)現(xiàn)了具有活性的細(xì)胞中隱藏的深層秘密。原來(lái)，有活性的細(xì)胞必須有能量的供給，而線粒體就是細(xì)胞中制造能量的器官，科學(xué)家為此給線粒體取了一個(gè)別名，叫作“細(xì)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(dòng)物運(yùn)動(dòng)能力的“咽喉”。

那么究竟是誰(shuí)給動(dòng)物們套上了“金箍”呢？現(xiàn)在看來(lái)，應(yīng)當(dāng)是自然環(huán)境，因?yàn)閯?dòng)物在進(jìn)化過(guò)程中，之所以會(huì)選擇陸地飛奔或藍(lán)天翱翔，都是周邊環(huán)境的各種復(fù)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(guò)重的負(fù)擔(dān)，野馬還必須學(xué)會(huì)控制自己的體型和體重，不能過(guò)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(yùn)過(guò)多的肉塊和過(guò)大的骨架上。而蒼鷹之所以選擇飛，就是因?yàn)殛懙厣现萍s它們生存的環(huán)境因素太多了，只能選擇飛起來(lái)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(qiáng)，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(yuǎn)不及蒼鷹，那是因?yàn)槁槿傅摹敖鸸俊碧o了，這導(dǎo)致它們線粒體的“發(fā)電”能力根本不能和蒼鷹相提并論。

當(dāng)然，大自然給動(dòng)物包括人類套上的“金箍”，其松緊度不是死的，雖然無(wú)法摘掉，但卻可以改變。但單靠自然進(jìn)化，這種改變的幅度肯定會(huì)需要很長(zhǎng)時(shí)間，而且幅度不會(huì)很大。假如我們期待企鵝有朝一日翱翔藍(lán)天，那真的是猴年馬月的事情。但如果未來(lái)人類破解了某一種動(dòng)物的“金箍”的全部秘密，那事情就好辦多了。科學(xué)家指出，下一步人們可以通過(guò)干預(yù)線粒體遺傳基因的方法，具體改變或調(diào)整某一種動(dòng)物的“金箍”，到時(shí)候，讓企鵝飛向藍(lán)天，讓人類的奔跑速度個(gè)個(gè)賽獵豹，就不是什么神話了。

（暮春摘自“大科技”微信公眾號(hào)）