Contents ...
udn網路城邦
高鐵的6.7倍!細胞裡竟然有『超高速公路』~~細胞比達爾文所知道的要複雜10000倍!
2017/08/27 02:47
瀏覽3,049
迴響0
推薦1
引用0
   單細胞生物一向被認為是構造『很簡單』的生物個體──因此達爾文在他的『物種源始』一書中認為:地球上的生命是先由原始無生命狀態變為簡單生命(如細菌等單細胞生物),再變為複雜(高等如麻雀、獅或人類等結構複雜的動物),由『低等』愈演化愈『高等』──以上是達爾文提出之進化論『由簡趨繁』的基本邏輯。然而最新的科學研究,尤其是在1931年起電子顯微鏡發明之後,科學家發現:達爾文原先所以為的簡單生命:細胞,可能『極不簡單』,甚至複雜精巧到我們難以想像的程度!

   代表達爾文的演化理論著作『物種源始』竟然幾乎完全不提及『生命如何起源』
  如果我們打開物種源始這本書,希望試圖找出這本書中達爾文是否論及『有關地球上的生命如何起源的』,令人驚訝的是:物種源始這本書幾乎完全不提到達爾文本人對『生命如何起源』的任何看法。這意味著達爾文對於生命的起源他可能是摸不著頭緒的。達爾文僅在寫給友人約瑟夫.‧胡克的信中提到類似看法:
  關於最早活的生物的產生,假設,阿,好大的一個假設!我們可以想像在某個溫暖的小池塘裡,有各種的氨氣、磷酸鹽、光、熱和電流,然後經過化學反應,生成了一個蛋白質分子,並且預備發生更加複雜的變化(筆者註:這句話可能包含產生原始細胞的想法),雖然這樣的物質,在今天會立刻被吞吃掉,但是在生物形成前的情況可能並非如此。(註1)
  達爾文的晚年並未發展類似相關的理論,而是之後由俄國的歐帕林與英國的霍丹提出『化學進化論』加以發展,認為原始生命,乃至於第一個細胞可以由簡單的狀態產生。但是1931年之後電子顯微鏡對細胞的進一步探索,卻一步步揭示出『細胞』這個被認為是最簡單的生命小單位,比達爾文、歐帕林與霍丹的想像要複雜千萬倍,並不像他們所以為的,是個『簡單的小生命』!
  細胞骨架──細胞也有它自己的『骨骼與肌肉』(註2),有想過嗎?
  人的身體有骨骼,而且骨骼形成支架,支撐整個身體的結構。而在細胞的內部也擁有一種由蛋白質纖維構成的網狀構造,稱為細胞骨架(Cytoskeleton)』。約在1960年代,科學家使用戊二醛常溫固定的方法開始逐漸發現細胞骨架。這些細胞骨架具有微管(Microtubule)、中間絲(Intermediate filament)、微絲(Microfilament)及微樑網(Microtrabecular lattice)(圖1)。

  這些極為精巧細緻的結構,如同細胞的『骨骼與肌肉』,使細胞具有下列重要的功能:
1. 細胞骨架可作為染色體移動的牽引結構(紡錘絲)使細胞能順利分裂產生新細胞(微管的功能)。
2. 細胞骨架可作為細胞內的胞器或囊泡移動時的『軌道』,如分泌囊泡的移動(微管的功能)。換句話說,囊泡絕對不是在細胞內亂漂的,而是要在預先架設好的『細胞骨架軌道』上移動,因此物質可以被精細地運往目的地。 (註2;註3)。
3. 細胞骨架可以強化細胞,維持細胞的形狀否則細胞無法具有支撐力(如中間絲的功能),如神經細胞傳遞神經衝動的軸突是靠中間絲這樣的結構支撐的。(註3)此外,細胞核與若干胞器都需要靠細胞骨架(中間絲)固定其在細胞中的位置。(註4)
4. 有關肌肉細胞的肌纖維收縮變形蟲伸出偽足運動、植物細胞的細胞質循流、乃至於腸微絨毛的核心支持構造,則與微絲的功能有關。(註4)
5. 在90年代的美國學者Porter以超高壓的3D電子顯微鏡發現細胞質中尚有一種細短纖維連接的不規則網架,稱為『微樑網』,其直徑約在2-4nm(奈米),長度一般小於0.2μm(微米)。這些纖維在細胞質中形成至密的立體網格,對細胞的胞器產生更精密的支架作用(註2)
  由這些細胞骨架的科學事實看來:細胞根本就是一個極為複雜細緻的結構一點也不簡單。因此達爾文、歐帕林及霍丹原先『生命由簡趨繁』的推想:認為細胞是簡單的結構,與1931年後電子顯微鏡的一步步『細胞極為精巧』的新發現並不符合,且彼此有極大的矛盾。

 
 
  微管『超高速公路』(Microtubular “highway”)就在你的神經細胞裡

 
 
  在人體的生理結構中,神經細胞是最長的細胞,而神經細胞需要用化學傳導物質與其他細胞進行通訊,因此神經細胞就需要將製造好的化學傳訊物質(如乙醯膽鹼),經過極長的細胞突起(神經纖維)傳送到細胞的尾端(軸突末梢)。這個極長的距離是屬於細胞內傳送。人體最長的神經細胞是坐骨神經,因此坐骨神經就需要把製造完成的乙醯膽鹼經過極長的神經纖維送到軸突末梢去。而令人驚訝的是:脊髓腰椎至腳趾這段最長的坐骨神經纖維,運送距離幾乎幾乎長達1公尺!而這些神經細胞本身就屬於極微小的細胞,卻能有如此極有效能的運輸效率,細胞到底是怎麼做到的呢?
 

 
 
   如圖2所示:在神經細胞的神經突起(主要是軸突)中,存在著運載化學傳訊物質囊泡的微管。微管有正端或負端之分,好比細胞內的『軌道』。運載的貨車有兩種蛋白質分子馬達(Molecular Motor;如同貨車):驅動蛋白(Kinesin)與動力蛋白(Dynein),驅動蛋白負責把軸突需要的物質的囊泡(好比裝載貨物的貨櫃)運往微管的正端;動力蛋白負責把物質運往微管的負端。而微管的正端是通往軸突末端(目的地),因此神經細胞就可以將化學傳導物質(如乙醯膽鹼)藉此運送到此處‧儲存於分泌小泡的囊中,在神經細胞電流到達的時候可以做為引發下一個神經細胞衝動的傳遞物質。而動力蛋白則可以把含有殘渣的囊泡(裝載廢物的貨櫃)運回細胞本體的溶體(Lysosome)處加以分解。甘農(Ganong)生理學把此種神經細胞內的運輸作用叫做『軸突漿質流動(Axoplasmic flow)』(註5)。這些微管蛋白軌道可讓蛋白質載運囊泡在神經細胞內進行運輸,運輸的速度高達時速4mm,如果把蛋白質放大成像汽車一樣大,則相當於時速2000公里的超高速,相當於高速鐵路(300公里/時速)的6.7倍!(註6))稱之為微管『超高速公路』,一點也不為過! 
  驅動蛋白竟然會在微管蛋白質軌道上『極快速走路』拉動囊泡
  •    驅動蛋白走路的部分是兩個圓球形的構造、另外還有一個柄和一個風扇狀的尾部。更令人不可思議的是驅動蛋白這種分子馬達(卡車),竟然是一種會在微管上以類似『快速走路』的方式攜載囊泡(貨櫃)的蛋白質。(圖2附圖)驅動蛋白運送貨物時,會用尾部繫住分泌囊泡,兩個圓球形的構造則像腳一樣,一次移動一隻,如同『走路』一般。這兩隻腳還會輪流貼附在微管分子上,折彎再向前推,接著再鬆開。驅動蛋白以微管為踏腳石,將貨物運往軸突末端時會不斷重複此一過程(註7)。靠著此種神奇且極有效能的『快走』方式,神經細胞才能把需要的物質在極短時間運送到遠處,否則若單純僅靠分子擴散的緩慢速度,需要已長達50年的時間才能到達指定部位呢!(註7) 細胞為何有如此不可思議之高度的智慧?

 
 
  機遇作用【瞎碰】竟然形成【演化】了精巧萬分的細胞骨架?這是合乎邏輯的推測嗎?
  真正了解進化論的人其實都承認:所謂機遇作用(含基因突變的作用)產生生命,其實就是『瞎碰』,如同不懂英文的一隻猴子在電腦螢幕前面打字,卻希望打出莎士比亞全集一樣。而天擇本身並無改良生物體的功能,因為天擇是使生物『更適應環境』,而並沒有使生命『更高等更複雜』的作用。進化論者李雲田(R. C. Lewontin)曾經在科學美國人期刊上提到(註8):
『天擇的運行主要是使生物體能夠保持它們的適應性,而不是改良它們。.....長時期的天擇似乎並沒有改善物種的生存機會,只是讓他們追上經常改變的環境而已。』
  既然生物演化的過程無法改良生物體本身,因此綜合以上所述:細胞內部的細微結構顯然極為精緻且極不簡單,而一個小小的神經細胞若以瞎碰之方式,要如何演化為如此極高之效率,甚至知道要以這樣智慧之方式運送物資呢?既然細胞顯然並非如進化論所主張的『構造簡單』,達爾文當初主張地球上之最初之生命,是如何能夠以『純機遇』之作用自然生成呢?要知道達爾文所相信之『小池塘產生蛋白質』的想法,其實就是誤打誤。如果達爾文都不敢有這樣的把握,把這樣的想法公諸於世,那麼我們為什麼要相信:碰巧的機遇作用竟然可以產生精巧的生命呢?『因為每一座房屋都是由人建設的,但建設萬有的乃是神』(聖經希伯來書三、4),這是聖經的創造論之基本邏輯。姑且不論地球上的生命其設計者是誰,智慧設計論(Intelligent design,主張智慧的生命出自設計者的智慧設計)在這一點上,顯然比達爾文的想法要合乎邏輯的許多。
§參考資料:
1.Youtube科學短片:人類非進化而來3/6
2. L. Sherwood, 6th EdItion, 2007/12, 人體生理學─從細胞至系統(Thomson/合記),李怡萱、鍾文彬審閱,p.52-60.
3.中西貴之;細胞的構造與運作(晨星出版);p.96-97;2013/6
4..N. A. Campbell, J. B. Reece, 生物學(上冊), 第8版, p.128-132.
5.Ganong醫學生理學,22版,美商麥格羅希爾醫學系列叢書/合記總經銷,p.53
6.同駐3,p.98。
7.同駐2,p.52-54。
8.Lewontin R. C. Sept.,1978, Scientific American, “Adaption”.
有誰推薦more
發表迴響

會員登入