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第四章 复杂细胞命运的邂逅2（第2页）

很有趣的是，所有的线粒体至今都扮演着线粒体的角色，也就是说，在功能上利用氧气来产生能量，同时保有一小部分基因，这一小撮基因是它们的前世记忆，前世中它们还是独立生活的细菌。

我认为这一小撮基因其实正藏着真核细胞最深的秘密。

真核细胞在过去20亿年间不断分异，在这段时间内它们都遗失了线粒体基因。

总计来说大约有96%~99.9%的线粒体基因都不见了，或许有大部分被转移到细胞核里，不过没有任何一个线粒体，可以丢掉所有的基因而不失去利用氧气的能力。

这并不是随机现象。

把所有的基因转移到细胞核里，其实非常合理，因为当99.9%的基因在细胞核里都有备份的时候，又何必在细胞各处，同时存放数百个一模一样的基因？而且保有全部基因也代表着，要在每个线粒体里面，都存放读取基因以及把基因转换成蛋白质的整套机器。

这种挥霍的行为应该会惹火会计师，而自然选择应该可以算是会计师的始祖守护神。

线粒体其实也不是存放基因的好地方。

它经常被称为细胞的发电厂，事实上，这小名非常恰当。

线粒体会在膜的两侧产生电位差，利用厚约百万分之几毫米的薄膜，可以生成几乎和闪电一样大的电压，是家用电路的好几千倍。

在这个地方存放基因，有如把大英图书馆最最珍贵的书籍放在一座发电厂里。

这个缺点并不只是理论推测，事实上，线粒体基因突变的速度确实要比细胞核里的快得多。

把酵母菌作为实验模型可证明，线粒体基因突变率快了差不多一万倍。

撇开这些细节不管，最重要的是两者（细胞核和线粒体）的基因运作一定要配合得天衣无缝。

因为真核细胞要产生高压电，需要这两组基因转译出来的蛋白质。

如果它们不能互相配合，那后果将是死亡，不只是细胞死亡，个体也会死亡，所以两者一定要顺利合作一起产生能量。

既然合作失败会导致死亡，偏偏线粒体基因突变的速率又比细胞核里的快一万倍，这就让密切合作变成了不可能的任务。

而线粒体中还保留的这一小撮基因绝对是真核细胞最罕见的特征。

如果把这种现象仅当作一种怪癖而忽略它，就好像教科书都做的那样，就等于对地球上的珠穆朗玛峰视而不见。

如果剔除所有的线粒体基因有好处的话，那自然选择毫无疑问会这样筛选，或至少会产生一个这样的物种。

但自然没有这样选择，因此这些被保存下来的基因一定有它们的理由。

那线粒体到底为什么要留下部分基因呢？根据艾伦的猜想（在第三章讨论光合作用时，我们介绍过这位充满想象力的科学家），答案就是为了控制呼吸作用。

除此以外，别无其他。

呼吸对每个人来说都有不同的意义。

对一般人来说，呼吸就是吸气吐气。

然而对于生物化学家来说，呼吸标示着细胞等级的吸气吐气，代表了一系列细致的生物化学反应，让食物和氧气反应去产生强如闪电的内在高电压。

我想不出来还有哪一种自然选择压力会比保有呼吸作用更迫切，从分子角度来看，呼吸作用对于细胞而言也一样重要。

使用氰化物这种东西可以阻断细胞的呼吸作用，让细胞停止工作，速度比在头上套塑料袋快多了。

不过就算在正常工作的情况下，细胞也要依照细胞的能量需求来微调呼吸作用。

艾伦想法中关键的一点就是，用这种微调方式供应能量，细胞需要不间断地做出反应，而这只能通过区域性的基因调节才能做到。

就好像战场上把军队调出去之后，就不再由中央政府遥控指挥。

同理，细胞核也不适合去指挥细胞中数百个线粒体该工作快点或慢点。

艾伦的想法未经证实，不过有人正在寻找相关证据。

如果他是对的，那将有助于解释真核细胞的进化。

如果真核细胞真的需要遍布四处的基因来控制呼吸作用，那就是说大而复杂的细胞无法自行调节呼吸作用。

现在来想想细菌和古细菌会面临的选择压力，它们两者产生ATP的方式和线粒体一样，也是利用一道薄膜产生电压。

不过原核细胞只能利用细胞外膜，可以看作它们是利用皮肤在呼吸，这就限制了细胞的尺寸。

为什么会限制尺寸？我们可以用削马铃薯皮作为例子。

如果要获得一吨重的马铃薯肉，你一定会挑最大的来削，因为这样才能削最少的皮就得到最多的马铃薯肉。