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第六章 运动力量与荣耀2（第1页）

第六章运动——力量与荣耀2

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虽然肌球蛋白消耗ATP的速度决定了肌肉收缩的速度，但是肌肉要停止收缩不等于要耗尽所有的ATP，否则我们每次去健身房，肌肉大概都会变得像僵尸一样，需要被抬回家。

事实上，我们的肌肉是会疲劳的，这似乎是为了避免僵直而产生的适应能力。

决定肌肉开始和结束收缩的是细胞里面的钙离子浓度，也正是这些离子，把肌肉收缩和伽伐尼的动物电流串联在一起。

当一个神经脉冲传过来时，会很迅速地沿着微管网络扩散，并把钙离子释放到细胞里面。

接下来发生一连串的步骤我们不必在意，总之最后钙离子会让肌动蛋白纤维与横桥的结合点打开，这样一来，肌肉就可以开始收缩。

不久之后，细胞里面充满了钙离子，钙离子通道就会关闭，然后离子泵开始运作，把所有的钙离子打到细胞外面，以便让细胞回到初始的待命状态，准备迎接下一次任务。

等到细胞里的钙离子浓度降低，肌动蛋白纤维上的结合点就会关闭，摇摆的横桥就无法与之结合，肌肉收缩因此中止。

具有弹性的肌节很快就会回复到原本的放松状态。

当然这个描述其实极度简化了肌肉运作的机制，简化到了近乎荒谬的地步。

随便翻开任何一本教科书，你都可以找到一页又一页的详细描述，一个蛋白质接着一个蛋白质，每一个都有精细的结构或调节功能。

肌肉生化学的复杂程度相当吓人，但是潜藏在背后的原理极度简单。

这一简单原理并不只是帮助我们了解肌肉的工作方式，事实上，也是复杂生物进化的核心。

在每一个不同物种身上的不同组织中，调控肌球蛋白与肌动蛋白结合的方式各不相同。

生化细节上的差异，宛如巴洛克教堂上面的洛可可风装饰，每一座教堂单独来看，其装饰繁复，都让教堂显得极其独特精致，但是它们都是巴洛克教堂。

同样，即使各种肌肉的功能在细节差异上有如洛可可风装饰，但是肌球蛋白还是接在肌动蛋白上面，而且永远都接在同一个位置，而ATP则一直扮演推动纤维滑动的角色。

比如对于平滑肌来说，它让括约肌与动脉收缩的能力，曾经让鲍曼和他维多利亚时代的同行感到非常困惑。

平滑肌虽然没有骨骼肌的横纹，但仍是靠肌动蛋白与肌球蛋白收缩。

平滑肌的纤维排列极为松散不具备明显的秩序。

其肌动蛋白与肌球蛋白的作用机制也相对简单，钙离子流会直接刺激肌球蛋白的头部，而不必绕那些骨骼肌里的远路。

但是在其他方面，平滑肌和骨骼肌收缩的方式则非常类似，两者都是靠肌球蛋白与肌动蛋白结合来收缩，一样的循环，且都依赖ATP提供能量。

平滑肌这种简化的收缩版本，暗示了它有可能是骨骼肌进化路上的前辈。

平滑肌就算缺少复杂的显微结构，仍是有收缩功能的组织。

然而根据不同物种肌肉蛋白质的研究结果显示，肌肉的进化没我们想的那么简单。

日本国立遗传学研究所的两位遗传学家斋藤成也与太田聪做过一项严谨的研究，结果显示哺乳动物骨骼肌里面的蛋白质和昆虫用来飞行的横纹肌蛋白质极为相似，暗示两者必定是从脊椎动物和无脊椎动物的共祖身上继承来的，这个共祖大概出现在6亿年前。

这个共祖就算还没有骨骼，也必定进化出横纹肌了。

而平滑肌情况差不多，也可以追溯到相同的共祖身上。

所以平滑肌并不是复杂横纹肌的进化前身，它们两者走的是不同的进化路线。

这是一个值得注意的事实。

我们身上骨骼肌里的肌球蛋白和在家里面四处乱飞的苍蝇所用肌球蛋白关系十分亲近，比那些控制你消化道的括约肌里的肌球蛋白还要亲。

更惊人的是，横纹肌与平滑肌分家的历史还可以追溯到更久以前，可以早到对称动物出现之前（脊椎动物和昆虫都是对称动物）。

水母似乎也有和人类类似的横纹肌肉。

所以尽管横纹肌和平滑肌都利用类似的肌球蛋白与肌动蛋白系统，但是这两个系统，似乎是从同一个既有平滑肌又有横纹肌的共祖身上，独立进化出来的。

这个共祖属于最早出现的动物之一，在那个时候水母大概就算是进化创作的巅峰了。

尽管横纹肌与平滑肌的进化历史超出预期，但是可以确定的是，众多变化万千的肌球蛋白都有同一个共祖。

它们的基本结构都一样，都会和肌动蛋白以及ATP结合，而且结合在相同的位置上。