自然界中的第一個分形分子組裝成謝爾賓斯基三角形，我們不知道為什么

從螺旋臂星系到微小的雪晶，自然界似乎陷入了類似分形的模式以越來越小的增量重復。無論你走多小，圖案的某些部分仍然與整體相似。

一個例外似乎是分子，它們尚未在不斷變化的尺度上表現出自相似性。也就是說，直到現在。

來自德國、瑞典和英國的研究人員發現了一種由單細胞生物產生的酶，這種酶可以將自己排列成分形——不僅僅是任何分形，而是一種稱為謝爾賓斯基三角形.

該酶是由藍藻產生的檸檬酸合酶的一種形式Synechococcus elongatus（細長聚球菌），它從非分形前體進化而來，表明這種分子模式可以出人意料地迅速出現。

“我們完全是偶然發現的，當我們第一次使用電子顯微鏡拍攝圖像時，幾乎不敢相信我們所看到的，”生物化學家Franziska Sendker說德國馬克斯·普朗克陸地微生物研究所。

“蛋白質形成了這些美麗的三角形，隨著分形的增長，我們在它們的中間看到這些越來越大的三角形空隙，這完全不同于我們以前見過的任何蛋白質組裝。

研究人員發現，這是有原因的。他們使用電子顯微鏡在原子水平上研究分子的結構，檢查蛋白質鏈是如何連接的。

大多數分子具有高度對稱的結構，每條蛋白質鏈都落入與其周圍的蛋白質鏈相同的排列和關系中。檸檬酸合酶的這種特殊結構設法打破了這一規則：蛋白質鏈以略有不同的方式連接起來，這取決于它們在分子中的位置。

結果是謝爾賓斯基安排，有趣的是，該團隊的研究發現，這似乎是一場完全沒有任何作用的事故。當團隊進行基因操作時S. elongatus（細長鏈球菌）為了產生非分形檸檬酸合酶，它對細菌根本沒有影響。

“進化經常使用自組裝來調節酶，但在這種情況下，發現這種酶的藍藻似乎并不關心它的檸檬酸合酶是否可以組裝成分形。進化生物學家Georg Hochberg說馬克斯·普朗克陸地微生物研究所。

“這促使我們懷疑這是否只是一個無害的進化事故。當所討論的結構不太難建造時，就會發生這樣的事故。

對于分子來說，分形模式似乎并不是一件非常困難的事情。研究人員通過使用祖先序列重建來探索進化歷史，以確定今天出現的檸檬酸合酶分子的前體，以及可能隨著時間的推移改變其結構的氨基酸取代。

事實證明，只需要極少量的突變就可以改變分子的形狀，而且速度驚人。但來得容易就是去得容易——它可以很快再次消失。事實上，該團隊的研究表明，分形分子在過去多次出現在不同種類的藍藻中。

只是，如果分形結構在生物學上沒有幫助，那么生物體就沒有理由保留它，所以它就消失了。為S. elongatus（細長鏈球菌），謝爾賓斯基分子可能只是暫時的。或者，也許在自然界中，有一些在實驗室環境中沒有觀察到的好處。

“我們懷疑自組裝中的進化轉變可能比結構數據庫看起來更常見，”研究人員在他們的論文中寫道.

“也許只有一小部分對他們的生物體變得重要并持續存在。許多其他人會像它們出現一樣迅速消失。因此，我們只能想知道，在億萬年的時間里，有多少獨特的集會已經演變成從未出現過供我們觀察的集會。

研究結果已發表在自然界.

寶寶起名