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ATP就是如此逆向推动克氏循环的,而乙酰磷酸也可以做到。
当乙酰磷酸把具有活性的磷酸基团传给下一个分子后,剩下的产物就是醋,这也是现在大部分细菌的产物。
下回如果你开了一瓶酒没喝完,然后放久变酸了(变成醋),可以想一想这是许多细菌在里面勤奋工作,然后代谢出和生命一样古老的废料。
这样一想,这个废料甚至比一瓶上好的酒还要珍贵。
总的来说,碱性热泉可以持续生产乙酰硫酯,乙酰硫酯可以供应合成复杂有机分子所需的原料,以及合成它们所需的能量,而这种能量的形式与今天细胞使用的基本相同。
在前面提到的热泉区烟囱里的矿物细胞,可以一次性满足众多条件。
它可以让反应物集中在一起,有利于反应进行。
它也提供可以加速反应的催化剂,而此阶段反应并不需要复杂的蛋白质参与。
同时,不断冒出的氢气与其他气体,进入烟囱迷宫之后可以源源不绝地提供各种反应原料,也确保各原料彻底混合。
如此看来,这烟囱真的是一个生命之泉,不过还遗漏了一个至关重要的小细节。
但是很明显,生命并没有留在热泉旁。
然而前面的计算结果又是如此精确,那么我们是如何离开热泉区的呢?马丁与罗素对这个问题的解答令人拍案叫绝,他们完美地解释了为何现在大部分生物都用一套奇特的呼吸代谢反应来产生能量,而这套反应可能是生物学中最令人困惑、最不直观的机制了。
在小说《银河系搭车客指南》里面有一段情节:笨到无药可救的现代人类祖先,不幸坠落在一颗叫作地球的行星上,然后赶走了土著猿人。
他们组织议会,重新发明轮子之类的工具,并且指定树叶为法定货币,结果每个人都变成亿万富翁。
然后他们必须面对严重的通货膨胀,物价狂飙到需要花三片落叶林的树叶才够买一小船花生。
为了解决问题,我们的祖先展开了激烈的通货紧缩政策,他们直接烧掉了所有森林。
听起来是不是恐怖得跟真的一样?
我认为在这个戏谑的故事背后,藏有一个很严肃的问题,那就是货币的意义,货币并没有一个绝对的价值。
一粒花生可以贵如一条金条,贱如一枚便士,或者抵得上三片森林,这一切都取决于它们彼此间的相对价值、稀有程度等因素。
同样的10英镑也可以等同于任何东西。
然而在化学世界里面可不是这样。
前面我用10英镑来比拟ATP是有原因的。
假如一个ATP分子里化学键的能量总合就是10英镑,那等于你一次要付10英镑来得到一个ATP,或用掉一个ATP来得到一张10英镑钞票,分毫不差。
跟人类的货币不一样,它的价值不是相对的,而这正是要离开热泉自力更生的细菌所要面临的严重问题。
和10英镑不同的是,ATP并没有那么通行无阻,它的价值十分固定,而且也没有零钱这种东西。
如果你想点一杯饮料来化解初次约会的尴尬,那你必须付出整张10英镑钞票,就算这杯饮料只值2英镑,老板也不会找零,因为这世上没有“15个ATP分子”
。
同样,当你获得氢和二氧化碳反应所产生的能量,你也只能以10英镑为单位来储蓄。
举例来说,如果这个反应产生18英镑,但这不够买两个ATP分子,所以你只能换到一个分子,而损失8英镑。
我们在国外旅行时,也会在外币兑换处遇到同样恼人的问题,这些兑换处只收大钞,不收零钱。
简单来说,化学渗透指的是质子穿过膜的运动(因为跟水分子穿过膜的运动类似,所以就借用了“渗透”
这个词)。
呼吸作用其实就是在执行化学渗透。
我们把食物分子中的电子取出,通过一系列传递链,最后将电子传给氧气。
在电子传递的过程中,每个步骤都会放出一点能量,并被用来把质子打到膜外。
所以整个过程最终的结果是,膜的一侧堆积了一堆质子,形成了质子的浓度梯度。
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