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驚奇發現!細菌蛋白自組成席爾平斯基三角形分形

分形在自然界無所不在,從河川三角洲到樹枝都有。這些結構遠看和放大近看時很相似。某些被稱為規則分形的結構,在不同尺度下都一模一樣,像是羅馬花椰菜的旋渦(參見2021年7月8日報導)。但直到如今,規則分形從未在分子層級的自然界中被發現。

演化生物化學家喬治·霍赫伯格(Georg Hochberg)及其同事於4月10日在《自然》期刊發表研究指出,在聚球藻(Synechococcus elongatus)中發現的一種蛋白質,能自行組裝成一種稱為席爾平斯基三角形的分形。當把這些蛋白質放入水中時,它們會連線形成由更小三角形組成的三角形,其中最多可包含54個單一蛋白質,甚至可能更多。

研究人員先前已設計出能形成規則分形的合成分子。但這種名為檸檬酸合成酶的細菌蛋白,是首個在自然界中被發現具有此種分形特徵的例子。

這些電子顯微鏡影像顯示,細菌蛋白檸檬酸合成酶正組裝成由更小三角形構成的三角形。

科學家無法確定這種圖案有任何實際用途,因此得出結論,認為這是一個演化上的偶然。在其他蛋白質組裝中也會發生偶然事件。德國馬爾堡的馬克斯·普朗克陸地微生物研究所的霍赫伯格表示:「在演化的時間尺度上,各種看似複雜的結構來了又走,有些有作用,有些則沒有。它們的對稱性可能會迷惑我們,這就是為什麼我們會認為它們有某種意義。」