三個學生再度傻眼,老師試圖讓他們對細胞內的能量變化有個印象,但此刻描述的概念過於宏大,已經超出了想象力極限!
隻能勉強想象成,每秒鐘都有一場宇宙大爆炸在人體內產生,無數閃亮的恒星散布全身……但宇宙大爆炸也是無法想象的巨大概念。
“質子運送完之後,在膜兩側形成質子濃度差,而它本身又帶正電荷,因此膜兩側形成了電位差。”宋河繼續講。
“電位差是多少呢?150到200毫伏。”
“聽起來很小對吧?但彆忘了咱們是在微觀尺度,膜的厚度隻有6納米,因此形成的電場強度是每米三千萬伏特,猛烈堪比閃電!”
“如此巨大的質子動力用來乾什麼?用處很多,細菌會用質子動力來驅動鞭毛,咱們現在聊線粒體,那麼就是驅動納米級的蛋白質機器,ATP合酶!你們刷論文的時候見過ATP合酶的圖嗎?”宋河問。
“見過,像一個旋轉馬達。”盧庚接話,“非常精致複雜,轉速比車輪胎還快。”
“那個東西精致到不像自然進化出來的,像上帝設計的。”安東尼奧插話,“我相信是上帝做出來的。”
“我相信是自然進化出來的。”宋河說,“我見過一個數學模型,計算蠕蟲身上原始的感光眼點多久能進化成眼球,假設蠕蟲能活一年,每代形態的改變不超過1%,最後隻需要五十萬年就能進化出眼睛!生命進化了多久?五十萬年不過彈指一揮間,生命是以億年為單位進化的,出現複雜的結構毫不奇怪。”
安東尼奧聳聳肩,“你是數學家,你對概率有判斷,我看不透概率,隻能驚歎上帝造物的神奇。誰知道地球上的生命有沒有被設計過呢?”
“言歸正傳。”宋河說,“剛剛你們聽了ATP合成的能量來源,印象最深刻的是什麼?”
“樓。”盧庚說,“從宏觀視角看,都是很小的東西,但我們縮到ATP大小之後,那些蛋白會變得
像樓一樣巨大,而且結構複雜。”
“很好!”宋河點頭,“剛剛你們用了工廠的比喻,其實工廠太小了,細胞內能量流動帶動這些巨型蛋白機械,就像城市運轉一樣複雜,即便隻看每一個單獨的蛋白,結構也像汽車發動機一樣精致。”
“下麵要進入一個重要的概念了。”宋河說,“路徑依賴!”
三個學生若有所思,似乎已經想到了什麼。
“盧庚,你說。”宋河抬抬下巴,“你想到了什麼?”
“細胞內的蛋白質機器極度複雜,這種特彆複雜的機製很難修改,因為稍微改錯一點,整個機器就會土崩瓦解,隻能在原有基礎上微調,也就是路徑依賴。”盧庚說。
“沒錯!”宋河微笑,“繼續!”
“如果我們人工設計生命,可以打破這種路徑依賴,重新設計蛋白質機器?”盧庚瞪大眼睛,“院長您是想告訴我們這個嗎?”
“悟性不錯!”宋河欣賞誇讚,“自然界已存在的細胞,就像燃油車,經過漫長的修改,燃油發動機越來越趨近於性能上限。”
“但如果重新做車子,可以走截然不同的道路,譬如做一台電車,一台平價電車的加速破百時間,可以直追百萬豪車!”
虞半夢開口,“而且電車的自動駕駛效果更好,燃油車的自動駕駛效果差,不止是性能上限突破了,功能限製也可以突破!”
“說到點子上了!”宋河讚許,“談到功能限製,咱們要進入一個重要話題,原核生物和真核生物的基因規模!”