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昆虫快速拍动翅膀的动力:“弹簧”蛋白质

2005-01-23 18:18 新华网 新华网 阅读 0
核心摘要: 研究人员通过X射线成像技术,发现果蝇翅膀肌肉中的肌球蛋白能像弹簧一样储存弹性势能,从而解释昆虫快速拍动翅膀的机制。该研究发表在《自然》杂志上,并可能对心脏衰竭研究提供启示。

新华网北京1月20日电 研究人员或许终于能够解开“昆虫如何快速拍动翅膀”的谜团。一系列瞬间快照显示:飞行的果蝇翅膀中存在一种蛋白质,能像弹簧一样,在拉伸状态下为收缩回弹积蓄能量。

果蝇通常依靠两层肌肉交替收缩和拉伸来拍动翅膀。由于交替速度极快,不受神经脉冲信号控制,只能依赖肌肉自身储存的能量完成。为了弄清肌肉细胞如何将拉伸过程中储存的能量用于收缩,美国伊利诺伊理工学院的生物物理学家对飞行果蝇的翅膀肌蛋白进行了观察。

实验中,科学家利用空气和流动灯光使聚集的果蝇产生错觉,误以为自己在飞行。随后,他们使用高强度X射线闪光拍摄果蝇翅膀内的蛋白质。通过调节翅膀拍动频率与射线频率一致,科学家成功捕捉到完整拍翅周期的图像。

分析这些图像后发现,伸展肌肉中的肌球蛋白链尾部有所伸展。而此前人们认为,肌球蛋白在肌肉收缩时是僵硬的,不能起到牵引作用。研究人员指出,这一现象表明肌球蛋白能够储存弹性势能用于下一次收缩,就像被拉伸的弹簧储存能量并在回弹时释放一样。相关研究结果发表在1月20日的《自然》杂志上。

美国杜克大学的科学家麦克尔·雷迪表示,人类心脏肌肉的工作原理与飞行肌在很大程度上相似。这项研究对理解心脏衰竭的原因也有重要启发。

来源:新华网

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