首頁 生命進化的躍升:40億年生命史上10個決定性突變

第六章 運動——力量與榮耀2

雖然肌球蛋白消耗ATP的速度決定了肌肉收縮的速度,但是肌肉要停止收縮不等於要耗盡所有的ATP,否則我們每次去健身房,肌肉大概都會變得像僵屍一樣,需要被抬回家。事實上,我們的肌肉是會疲勞的,這似乎是為了避免僵直而產生的適應能力。決定肌肉開始和結束收縮的是細胞裏麵的鈣離子濃度,也正是這些離子,把肌肉收縮和伽伐尼的動物電流串聯在一起。當一個神經脈衝傳過來時,會很迅速地沿著微管網絡擴散,並把鈣離子釋放到細胞裏麵。接下來發生一連串的步驟我們不必在意,總之最後鈣離子會讓肌動蛋白纖維與橫橋的結合點打開,這樣一來,肌肉就可以開始收縮。不久之後,細胞裏麵充滿了鈣離子,鈣離子通道就會關閉,然後離子泵開始運作,把所有的鈣離子打到細胞外麵,以便讓細胞回到初始的待命狀態,準備迎接下一次任務。等到細胞裏的鈣離子濃度降低,肌動蛋白纖維上的結合點就會關閉,搖擺的橫橋就無法與之結合,肌肉收縮因此中止。具有彈性的肌節很快就會回複到原本的放鬆狀態。

當然這個描述其實極度簡化了肌肉運作的機製,簡化到了近乎荒謬的地步。隨便翻開任何一本教科書,你都可以找到一頁又一頁的詳細描述,一個蛋白質接著一個蛋白質,每一個都有精細的結構或調節功能。肌肉生化學的複雜程度相當嚇人,但是潛藏在背後的原理極度簡單。這一簡單原理並不隻是幫助我們了解肌肉的工作方式,事實上,也是複雜生物進化的核心。在每一個不同物種身上的不同組織中,調控肌球蛋白與肌動蛋白結合的方式各不相同。生化細節上的差異,宛如巴洛克教堂上麵的洛可可風裝飾,每一座教堂單獨來看,其裝飾繁複,都讓教堂顯得極其獨特精致,但是它們都是巴洛克教堂。同樣,即使各種肌肉的功能在細節差異上有如洛可可風裝飾,但是肌球蛋白還是接在肌動蛋白上麵,而且永遠都接在同一個位置,而ATP則一直扮演推動纖維滑動的角色。