讀兩千六百年前的一段日記, 看線粒體係統的結構與功能

讀兩千六百年前的一段日記, 看線粒體係統的結構與功能

張東生


原載於 “星空細雨” ( http://xkxy.org )
(本文討論的部分內容可能會讓一些讀者感到困惑或不清楚, 因為這要求讀者具備一些關於細胞線粒體的基本知識或向懂生物學的朋友專家請教)

公元前571年的一段類似日記文體的文字, 記述了當事人看到的一個奇異的情景: “要從旋轉的輪內基路伯中間取火. 那人就進去站在一個旁邊. 有一個基路伯從基路伯中伸手到基路伯中間的火那裏, 取些放在那穿細麻衣的人兩手中, 那人就拿出去了”. “在旋轉的輪內基路伯以下, 從基路伯中間將火炭取滿兩手, 撒在城上” (以西結書 10:2-7). 用現代人的觀念來看, 這個情景很像是在記述某種夢境或幻覺.

仔細分析可以發現, 這段場景采用了擬人的手法展現了一個奇特的係統, 顯然這係統不是當時城鎮中的人造設備, 卻似乎又是一套能夠主宰這個城池 “存亡” 的能量控製核心. 從這幾句用普通詞語描述的句子中, 就可以清楚地看出這個係統有三個主要 “設備”, 包括有:

(1) “旋轉的”,
(2) “火” 的多次連環傳遞者,
(3) 用 “兩手” 將 “火炭” 送到 “全城” 的運輸者等.

從中還可以清楚地看出, 這個係統的運作的基本 “原理” 包括有四個主要環節:

(1) 能量是從 “旋轉的輪內” 產生出來的,
(2) 之後能量又必須經過多個 “基路伯” 連環傳遞,
(3) 才能到達運輸者的 “兩手” 中,
(4) 最後, 能量被運輸者 “撒” 到全城.

由於筆者了解一些關於細胞內微觀生命過程的生物學知識, 所以當第一次讀到這一段落時, 不但沒有覺得陌生, 反而不由自主地聯想到了細胞的線粒體能量代謝係統.
活細胞的生命過程必須時刻依賴其能量代謝係統提供它所需的能量, 否則生命過程將立即停止. 人類細胞的能量代謝係統是在線粒體 (mitochondria) 中. 這個係統是維係細胞生命不可缺少 “主宰”.

在線粒體中, 食物中分子中的化學能通過複雜的分子反應, 被轉移到三磷酸腺苷(ATP)中, ATP是細胞內最主要的能量轉運分子 （energy-transfer molecule), 可以到達細胞內任何地方, 提供生物化學反應所需的能量. 如果把細胞比作一個由分子機器組成的城市, 線粒體就可以被稱為這個城市的能源工廠. 在這裏ATP是通過一條流水線被生產出來的. 科學發現這條生產線主要有三類 “設備”, 包括:

(1) 三羧酸循環 (TCA cycle, 經常被繪成一個旋轉的輪形圖) 和能夠轉動的裝置ATP合成酶 (ATP synthase)

(2) NADH氧化還原分子和電子傳遞呼吸鏈 (flavoprotein, iron-sulfur protein, ubiquinone, cytochrome-b, cytochrome-c, cytochrome-a) 多個分子

(3) ATP 分子.

這個係統運作的基本 “原理”包括四個主要環節:

(1) 在三羧酸循環過程中, 通過脫氫脫電子解離出化學能
(2) 之後又必須經過氧化還原分子和電子傳遞呼吸鏈的多個分子連環傳遞和ATP合成酶的轉動
(3) 才能達到腺苷酸的 “兩個” 磷酸鍵中, 形成ATP分子
(4) 最後, 能量被ATP分子 “撒” 到整個細胞各處.

食物分子中的能量通過這條生產流水線, 由特定的分子一步一步傳遞, 最後通過ATP酶的轉動而轉移到ADP分子中形成ATP分子, 同時伴有水分子生成. 能量由ATP中於戊糖 (pentose) 連接的兩個高能磷酸鍵攜帶, 被送到細胞各處, 釋放能量後變成ADP.

如果將筆者聯想到的科學發現的內容與兩千六百年前的那一段日記的內容進行對比分析, 結果可能會令一些讀者感到驚奇. 科學發現的細胞內線粒體能量代謝係統, 怎麽會與兩千六百年前聖經文字的描述如此高度地相似或巧合呢?

(1) 竟然也包括了 “旋轉的” : 三羧酸循環, 是Hans Adolf Krebs發現的, 他因此獲得1953年的諾貝爾獎.
(2) 也包括了能量的多次連環傳遞者 : NADH 和電子傳遞呼吸鏈分子. Henry Taube發現了分子間電子傳遞的機理, 因此獲得1983年的諾貝爾獎.
(3) 也包括了用 “兩手” 攜帶能量送到細胞各處的運輸者: 以五碳糖連接的兩個高能磷酸鍵的ATP分子. Fritz Lipmann 在1941年首先確認ATP是細胞內最主要的能量運轉分子和對輔酶A的研究, 他也獲得1953年的諾貝爾獎.
(4) 更不可思議的是, 還用“一個基路伯 (cherubim) 從基路伯中伸手到基路伯中間的火那裏” 隱喻一種複雜的難以形容的能量傳遞連環係統, 而且恰恰又與 “電子和能量在呼吸鏈多個分子之間連環傳遞” 的生化過程極其一致.
(5) 線粒體內的 “ATP合成酶” 的確是一個能夠轉動的 “輪軸機械”, 被稱為世界上最小的 “發動機” (motor), 它的轉動是ATP分子合成的最後環節. 這是自然界中存在的真正的 “從旋轉的輪內取火” 的分子 (機械) 裝置. Paul Boyer 和John Walker首先確認了ATP合成酶是一個 “輪軸機械” 分子, 通過轉動來合成ATP分子, 他們因此獲得1997年的諾貝爾獎


詳細分析和插圖見另文:“顯微鏡下發現聖經中的啟示? (四)” 和“達爾文理論在 ‘人間’ 的最後一站” ( http://xkxy.org ).


細胞線粒體能量代謝係統這樣一個高度複雜細致的分子反應體係是經過最近一百年的研究被發現的, 多位科學家先後獲得五次諾貝爾獎項. 但最令驚奇是, 這個係列發現似乎成為兩千六百年前那一段神秘文字的謎底, 這一段落也是聖經中最奇妙的文字之一.

這樣看來, 認識細胞能量代謝的過程, 也可以成為人們進一步解讀聖經的另一條路徑. 以上分析所提供的事實表明, 筆者可能找到了聖經中關於線粒體和細胞能量代謝係統的隱喻性文字記載, 而且與現代生物學的描述內容完全相同, 不同的是, 聖經文字中隱含的內容比現代的發現早了數千年. 這可能成為神創論和進化論在線粒體和細胞能量代謝係統方麵一個具體的交鋒.

研究人類起源, 無論是神創論還是無神論, 最終都不可避免地要將焦點集中在細胞的生命過程和分子機理上. 對細胞線粒體能量代謝係統的深入研究, 不僅會給兩種人類起源理論帶來新的希望, 筆者認為, 同時也很可能會給雙方都帶來意想不到, 甚至無法麵對的嚴峻挑戰.

盡管人們認為聖經不是一本 “科學論著”, 聖經卻用隱喻性的語言為細胞線粒體能量代謝係統的發現備好了答案, 並且默默等待了數千年. 這類設想相對於當今流行的“科學” 概念來說, 可能不是過於落後了, 就是過於超前了. 聖經中的一句話似乎早已斷定了這類巧合的發生是必然的是不可推諉的: “For the invisible things of him from the creation of the world are clearly seen, being understood by the things that are made, even his eternal power and Godhead; so that they are without excuse.” (KJV, Romans 1:19-20).

(如果讀者還想知道染色體, DNA分子, 細胞凋亡等生命中最要緊的環節與聖經文字的 “巧合” 關係, 請讀一讀 “星空細雨” (http://xkxy.org/) 的文章.)
張東生, 03-25-2007, 於辛辛那提, [e-mail]