如果2015年國(guó)外研究團(tuán)隊(duì)做的“熟蛋返生”,相當(dāng)于前蘇聯(lián)扔到火星上的“火星三號(hào)”。
那么,熟雞蛋返生再孵出小雞,那么就是已經(jīng)把火星改造成生命行星了。
所以,顛覆科學(xué)體系倒不至于,就像人們都知道火星有可能改造成生命行星一樣,那么熟雞蛋自然也有可能返生孵出小雞。
但羅馬不是一天建成的,今天你LUCA才剛剛誕生,明天就你說(shuō)出現(xiàn)智慧生命統(tǒng)治地球了。
從科學(xué)角度來(lái)說(shuō),“雞蛋飯生孵小雞”究竟有多難呢?
一顆雞蛋大約有6-7克的蛋白質(zhì)。
氨基酸的平均相對(duì)質(zhì)量是128,那么,一顆雞蛋大約有0.05mol的氨基酸,約:
3 10^22個(gè)。
如果雞蛋煮熟,出問(wèn)題的氨基酸只有一百萬(wàn)分之一。
那么也有3 10^16個(gè),也即3億億個(gè)。
哪怕平均每1秒鐘完美恢復(fù)一個(gè),也需要9.5億年的時(shí)間。
即便1秒鐘能控制1萬(wàn)個(gè)分子恢復(fù),也需要近10萬(wàn)年的時(shí)間。
總不能為了讓一顆雞蛋返生孵小雞,做實(shí)驗(yàn)做到天荒地老吧?
更何況,蛋白質(zhì)可不只是氨基酸簡(jiǎn)單拼湊而成。
而是有著四級(jí)結(jié)構(gòu):
一級(jí)結(jié)構(gòu)又被稱(chēng)為初級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure),包括氨基酸種類(lèi),數(shù)目,以及序列。
不同的氨基酸,通過(guò)α-氨基與α-羥基間的脫水結(jié)合,形成肽鍵。
- 肽鍵是剛性的平面(如上圖)。
隨著更多氨基酸的結(jié)合,組合成多肽,則會(huì)發(fā)生折疊,從而形成二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure),也即次級(jí)結(jié)構(gòu)。
由于肽鍵是剛性的,所以不能隨便折疊,而是有規(guī)律地盤(pán)繞折疊。
- α-螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊結(jié)構(gòu),是通過(guò)氫鍵維持的最基本二級(jí)結(jié)構(gòu)。
一級(jí)結(jié)構(gòu)中,只需要氨基酸發(fā)生一丁點(diǎn)的改變,就能改變二級(jí)結(jié)構(gòu),從而影響整個(gè)蛋白質(zhì)的功能。
- 例如,鐮形細(xì)胞貧血癥,可以?xún)H僅只是血紅蛋白中一個(gè)特定氨基酸的改變而導(dǎo)致。
某些蛋白質(zhì)分子中,甚至還可能形成超二級(jí)結(jié)構(gòu),也即二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體,甚至形成介于二級(jí)和三級(jí)之間的結(jié)構(gòu)域。隨著多肽鏈的增長(zhǎng),就會(huì)進(jìn)一步折疊卷曲,形成復(fù)雜球狀分子結(jié)構(gòu),這便是三級(jí)結(jié)構(gòu)((tertiary structure))。
- 三級(jí)結(jié)構(gòu)通常十分緊密,內(nèi)部空間往往只能容納極少的水分子。
隨著數(shù)條獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu),再通過(guò)非共價(jià)鍵的方式相互連接,最終形成的聚合體,便是四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternary structure)。
一個(gè)蛋白質(zhì)分子的典型結(jié)構(gòu)是這樣的:
蛋白質(zhì),受熱發(fā)生變性時(shí),蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生解體。
一開(kāi)始僅僅是非共價(jià)鍵斷裂(前提是溫度一點(diǎn)點(diǎn)提升),原本具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì),變成一條帶著均勻負(fù)電荷的線性分子:
隨著進(jìn)一步加熱,蛋白質(zhì)還可能分解成多肽和氨基酸,并最終發(fā)生交聯(lián)凝固,形成不可逆的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在宏觀上,也就變成了固體。
其實(shí),關(guān)于蛋白質(zhì)復(fù)性的研究,并不在少數(shù)。
- 知網(wǎng)上關(guān)于蛋白質(zhì)復(fù)性關(guān)鍵詞的論文有著1399條結(jié)果。
在自然狀態(tài)下,蛋白質(zhì)都擁有一定的復(fù)性能力。
- 例如,加熱到80 90 時(shí),胃蛋白酶會(huì)失去溶解性和消化蛋白質(zhì)的能力,但如果把溫度再降低到37 ,則又可以完全恢復(fù)活性。
但是,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)破壞達(dá)到一定的程度,就不會(huì)再自然恢復(fù)活性。
按照人類(lèi)當(dāng)前掌握的技術(shù),凡是一級(jí)結(jié)構(gòu)破壞的,無(wú)一例外,都不能復(fù)性。
也就是說(shuō)二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)破壞了,還能通過(guò)各種方式讓蛋白質(zhì)再次重構(gòu)。但如果氨基酸錯(cuò)誤了或缺失了,那基本就無(wú)能為力了。畢竟哪怕一個(gè)氨基酸的錯(cuò)誤,也可能導(dǎo)致整個(gè)蛋白質(zhì)的失活。
即便我們不談脂肪和糖類(lèi),只看蛋白質(zhì),難度也是無(wú)法想象的。
人類(lèi)現(xiàn)在究竟做到什么樣了?
2015年,國(guó)外團(tuán)隊(duì)的“熟雞蛋變成了生雞蛋”,究竟做了什么?
2015年1月的一篇論文中,美國(guó)加州大學(xué)歐文分校和澳大利亞弗林德斯大學(xué)的研究人員進(jìn)行了“熟蛋返生”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
煮熟的雞蛋,加入尿素就可以讓交聯(lián)的蛋白質(zhì)分子被打散,從宏觀上就從固體變成了液體。
當(dāng)然,把熟雞蛋液化,具體“返生”還很遠(yuǎn),需要一個(gè)十分關(guān)鍵的步驟:放于渦旋裝置中,進(jìn)項(xiàng)每分鐘5000轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)5分鐘。
這個(gè)過(guò)程,進(jìn)一步切斷緊密纏繞的蛋白質(zhì)分子鏈,其中一種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)原了85%。
嗯,就一種蛋白質(zhì),且結(jié)構(gòu)還只復(fù)原了85%。距離熟雞蛋孵出小雞,這不就是幼兒園的1+1和哥德巴赫猜想的差距嗎?
如果拿航天來(lái)比喻,且不是蘇聯(lián)0.5成功的火星探測(cè)么?
如果真有那么0.0000000000000000001%的可能性是真的,會(huì)對(duì)社會(huì)帶來(lái)什么樣的改變?
至少在分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、甚至物理學(xué)上,誕生幾個(gè),乃至于幾十上百個(gè)前所未有的科研成果。
再加上還能任意剪切重構(gòu)各類(lèi)大小有機(jī)分子,且完美的復(fù)原。
那么,足以開(kāi)啟一個(gè)前所未有的時(shí)代:
癌癥不再是絕癥,只需要靶向解構(gòu)癌細(xì)胞蛋白成分就可以了。
各類(lèi)病毒、細(xì)菌、寄生蟲(chóng)也不再是人類(lèi)的威脅。
端粒延長(zhǎng),恢復(fù)染色體、細(xì)胞活性、不僅可以重返青春、還能永生不死。
死了的人不甘心,也不再需要進(jìn)行人體冷凍了,不小心死了,直接復(fù)活不就好了。
發(fā)生意外,人缺胳膊少腿、少器官也沒(méi)事兒,隨便一個(gè)體細(xì)胞就可以培養(yǎng)了。
還可以運(yùn)用到生育、農(nóng)業(yè)、畜牧、動(dòng)保等各個(gè)領(lǐng)域。
當(dāng)然,前所未有的生化武器也可能出現(xiàn)。
……