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第1331章 第1319章 利用碳基生命所無法利用的能量

2025-12-17 作者:少一尾的九尾貓

“利用碳基生命常規代謝無法利用的能量?”

聽到這句話,徐川微微愣了一下,旋即感興趣的詢問道:“你的意思是,它能讓被感染的生物直接利用ATP之外的其他能量?”

通常來說,ATP,也就是腺嘌呤核苷三磷酸是目前所有已知生命體內最核心的能量載體與代謝中間體,被稱為“生命的能量貨幣”。

無論是人類,還是動物,亦或者是植物,微生物,乃至病毒,在活動複製繁衍的時候,都需要腺嘌呤核苷三磷酸來進行功能。

它在能量轉化、物質合成、訊號傳導及細胞穩態維持中發揮核心作用,是生物體代謝與生長的基礎。

而糖類、脂肪、澱粉等人們所最常見常說的物質,其實是能量儲存形式。

它們需要透過代謝途徑將能量“兌換”成ATP才能被細胞廣泛使用。

就目前地球上所有已知的、可以獨立生存和繁殖的生命形式而言,沒有任何一種生命能脫離ATP而進行活動或繁衍。

或許有人會說在少數極端嗜熱古菌中,某些核心代謝途徑更依賴GTP(核苷三磷酸)而非ATP(腺嘌呤核苷三磷酸)而進行活動。

但實際上這仍然是透過ATP+激酶反應轉化而來的,其公式如ADP + GTP ATP + GDP。

因此,即便是對於代謝途徑更依賴GTP的極端嗜熱古菌來說,整個系統仍以ATP的通用能量池為核心。

而如果說地球上能有一種生命能脫離腺嘌呤核苷三磷酸而生存活動繁衍。

那麼上個世紀30年代,奧托,雅各布和瓦爾堡這三位闡明瞭糖酵解過程中ATP生成與關鍵放能反應偶聯的生化機制,確立了ATP在代謝途徑中的核心角色的生物學家能從棺材板裡面揭蓋而起。

當然,如果以上個世紀歐洲的棺材風格來說,也有可能是推蓋而出。

總之,如果說有一種生命能夠脫離ATP而生存繁衍的話,那麼整個生物學界都得像超新星爆發一般炸成一朵燦爛的煙花。

實驗室對面,吳穆教授點點頭,深吸了口氣說道:“是的。”

停頓了一下,他緊接著說道:“從目前我們對火星枯石菌的研究來看,正常情況下它感染碳基生命並不會修改原宿主的供能結構。”

“比如我們在實驗過程中常用的小白鼠,家兔,恆河猴這類動物。被感染後,它改變的主要是細胞膜與細胞核兩大結構。”

“但如果是人為的將‘碳矽聚合物遺傳基因’片段透過基因編輯技術插入這些動物的供能結構中,那麼原本不會被改變的供能系統也會被異化,進而形成一種更復雜的供能結構。”

說到這,吳穆教授的話語停頓了一下,他從胸前的口袋中掏出了一塊保密隨身碟,插入了實驗室的電腦中,將裡面的一份實驗資料與報告投放到了銀幕上。

“徐院士,這就是發現這種特殊情況的研究員的實驗資料與相關的報告。”

銀幕上,月華臺科研基地中對火星枯石菌的研究資料放映出來,徐川順勢看了過去。

一旁,吳穆教授開口講解道:“受限於發現這種現象的時間僅有一個星期不到,我們對它的瞭解還不夠完全。”

“不過從目前我們所進行的實驗與相關的研究資料來看,‘碳矽聚合物遺傳基因’片段似乎主要透過線上粒體一類供能結構中構建矽-碳混合代謝通道,催化宿主細胞線粒體膜的矽基化反應來改變目標。”

“而這一過程分三個階段進行。”

“第一階段以矽化錨定為基礎,就如同火星枯石菌在感染了碳基生物會異變細胞膜結構與細胞核一樣。這種‘碳矽聚合物遺傳基因’片段會誘變線粒體外膜特定磷脂區域,使其形成一種能夠識別矽基蛋白的結構。”

“第二階段它會使得這種膜特定磷脂區域形成直徑約2-3奈米的跨膜孔道,並且藉助宿主體內的遊離矽與膜磷脂的磷酸基團形成穩定的Si-O-P共價鍵。”

“第三階段則是對供能結構中的功能蛋白進行重新排列,原本的電子傳遞鏈複合物被重新定位到矽晶格節點處,形成“矽島-蛋白質”的模組化結構。”

“這種‘矽島-蛋白質’的模組化結構不僅能夠使電子傳遞路徑縮短15-20%,它還具備處理高氯酸鹽、增強氧化磷酸化等功能。”

說到這,吳穆教授將目前的資料包告翻了一頁,一張深度感染異的黑蠅細胞供能型別佔比映入了兩人的眼簾中。

“看這個。”

“這隻黑蠅是第一批接受供能結構改造的生物,從解剖電鏡圖可以清晰的看到,它的線粒體已經發生了非常明顯的結構變化。”“正常來說,黑蠅的線粒體基因組通常為環狀DNA分子,大小約為-鹼基對,具備外膜、內膜、膜間隙、基質、褶皺等結構。”

“但異變後的線粒體鹼基對增加到了-鹼基對,其內外膜結構由原先的蛋白質變成矽-蛋白質,膜間隙寬度增加了約三分之一,褶皺的複雜程度更是翻了接近一倍。”

“當然,相對比功能性的改變來說,結構性的改變遠遠不值一提。”

“正常情況下,線粒體的主要透過有氧呼吸將葡萄糖等有機物轉化為ATP(三磷酸腺苷)供細胞使用,其核心功能依賴雙層膜結構:外膜控制物質進出,內膜摺疊形成嵴以擴大反應面積。”

“但異變後的線粒體除了能夠利用葡萄糖外,它還能夠對高氯酸鹽、氬離子、壓電微電流、光生電子等等一系列物質進行利用。”

“而且相對比原生線粒體對葡萄糖等有機物的利用來說,異變後的新線粒體能夠透過Ar/H混合梯度驅動改良的ATP合酶。而Ar的回流提供了額外的扭矩,使得每分子葡萄糖的ATP淨產量從傳統的約30個躍升至48-52個區間。”

“與此同時,部分梯度能量不經過ATP,直接透過膜上的“機械耦合器”轉化為機械扭矩,用於驅動鄰近的細胞骨架運動或物質運輸,實現了“能量-做功”的短路連線,效率更高。”

“不僅如此,更奇特的是,異變後的線粒體能夠配合枯石菌感染後形成的矽基細胞膜結構形成附屬‘矽-鐵硫簇’結構,這些可利用這些還原力和光能,將CO固定為有機酸,補充代謝中間體.”

聽著吳穆教授介紹著那一堆堆的各種生物學名詞,即便是早先了解過一些生物學的徐川都有些頭大。

不過結合熒幕上的報告檔案和實驗資料,整體上他還是理解了對方的意思。

“也就是說,這種異變後的新線粒體,不僅大幅度的提升了對葡萄糖等有機物的能量利用效率,還能夠額外利用高氯酸鹽、氬離子、壓電微電流、光生電子等等一系列物質。”

身旁,吳穆教授輕輕的點了點頭,道:“可以這樣理解。”

“如果說傳統線粒體如同一臺精密的“化學燃料發動機”,而火星枯石菌改造後的線粒體,則是一個整合了化學燃料、多燃料協同燃燒技術、光伏發電和壓電回收的“智慧微型能源站”。”

“當然,並不是說異變後的線粒體能夠單獨的完成這些所有的任務,而是它能夠結合被火星枯石菌深度感染後的宿主,利用矽基異變來做到這些。”

“就比如這隻實驗用的果蠅,在透過基因編輯技術修飾線粒體結構後,再感染火星枯石菌變異,它的身體外部結構有了巨大的變化。”

“比如翅膀,正常來說,果蠅的翅膀由幾丁質和蛋白質構成。但異變後的果蠅翅膀卻由一種矽-硫鐵蛋白佔據了主要的比例。”

“從某種程度上來說,它削弱了果蠅的飛行能力。因為幾丁質佔比的降低,以及原有蛋白質儲能能力的缺失都會導致果蠅的飛行時間降低。”

“但它卻賦予了果蠅一種全新的能力。”

說到這,吳穆看向徐川,笑著開口道:“徐院士不妨猜猜異變後的果蠅具備了甚麼能力。”

聽到這個問題,徐川試探性的開口問道:“它能夠進行光合作用,直接從輻射中汲取能量?”

吳穆教授:“可以這樣說,但它和我們理解的植物的傳統光合作用有所區別,它更接近於光伏作用。”

“簡單的來說,這種矽基化的面板角質層細胞與部分皮下細胞的膜系統,形成有序的n型-本徵-p型(n-i-p)矽結構””

“而我們也進行過初步的實驗,模擬火星將這隻果蠅放到了低氧低壓的環境中,在陽光的照射下,當光照射到矽-硫鐵蛋白上的時候,會使異化後的線粒體在低氧分壓下仍能維持高效的電子流,ATP產出在光照下額外增加25-40%。”

“也就是說,它能適應低氧的環境。”

“甚至我懷疑它能在無氧的太空中生存。”

“只不過受限於實驗樣本數量的稀少,目前我們還沒進行這種實驗。”

說到這,吳穆教授的話語停頓了下來。

緊接著他將目光落到了面前的實驗資料和報告上,感慨著開口道:“不得不說,這種從火星上發現微生物真的太神奇了,它蘊藏的價值比任何的寶藏都要巨大!”

“光是這種能夠改變宿主供能體系的能力,用無價之寶都不足以形容它的價值。”

“這或許是能夠徹底改變人類文明走向太空,進軍宇宙的機會!”

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