生物界的螺旋形

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生物界的螺旋形

2000多年前，科学家阿基米德发明了螺旋式水泵，并且写出第一部关于螺旋结构的科学著作，引起了人们的关注。但是螺旋体和生命之间关系的知识，却是直至20世纪50年代DNA双螺旋结构发现之后才触发起来的。随着分子生物学的发展，这个熟悉而又亲切的图案，启发人们把螺旋和生命这两个原来毫不相干的概念紧紧地联系了起来，好像它们之间有什么神秘的内在串通似的，引起人们的莫大兴趣。下面我们就来谈谈生物世界的螺旋现象。

各种反刍动物（例如牛、羊等）的头上，往往都长着一对美丽的螺旋形弯角，那么，这副角是由什么物质构成的呢？大体说来，这是由附着于皮肤的骨锥状体组成，由表皮负责制造出一种化学成分和毛发类似的物质，形成为角鞘。至于其对数螺旋线形状，则是在一定规律支配下生长的结果。在正常情况下，角底狭窄区域内的组织，不断分裂生长，角就不断伸长，如果各边增长的速度一样，那么长成的角就会是笔直的，如果角底一边的生长速度比另一边快，那么角就长弯了。现在实际情况正是不平衡的，就是由于不等速生长之故，才终于形成为螺旋样的弯角。

再来谈谈田螺、蜗牛之类的外壳，它们也都呈现为美丽的对数螺旋形。可能向右旋，也可能向左旋。从遗传学试验的材料来看，向哪个方向旋转，主要取决于一对核基因，右旋为显性，左旋为隐性。在生长过程中，新的部分通过衍生物的连续增生，长在旧的部分之上，始而不断，从小到大，就形成了我们通常看到的螺旋美。有趣的是，新增生出来的每一部分，都严格按照原先的对数螺旋结构规律，从不改变。随着壳腔内生命体的长大，外壳也按照不变的比例长大，于是最后长起来的成体，有了恒定美丽的外型。

至于其他方面，人们还可以举出许多奇妙的例子。像一些蜘蛛，总是固执地编织螺旋形的丝网；灵巧的小松鼠，很喜欢按照螺旋形路径在树杆上爬上爬下；许多种植物的叶子，都是按着螺旋形曲线缠绕支架向上生长。据说著名诗人歌德，在1831年，还专门为此写过一篇叫作“论植物的螺旋生长倾向”的文章哩！

随着分子生物学的兴起，学者进一步发现生命和螺旋形之间，其实有比当初的想象深刻得多的内涵。1950年，著名生化学家鲍林首先阐明，蛋白质分子的多肽长链结构是螺旋形的，当时把它定名为α—螺旋。现在知道，不但纤维状蛋白质有α—螺旋，而且球状蛋白也有α—螺旋。此后接二连三的发现进一步证明许多大分子，都有形成螺旋形的共同倾向。如：直链淀粉这一多聚糖，已被公认是螺旋状结构；生物膜中的磷脂，也能形成双股或单股螺旋；最著名、也是影响最大的，尤其要算DNA分子了，学者发现，它是由两条呈反向平行的多核苷酸链所组成，两条链相互缠绕，向右盘旋，组成了十分著名的所谓双螺旋结构。它的阐明使得螺旋形和生命之间有了特别密切的关系。