作者：Calvin Smith
译者：陈至愚（Zhiyu Chen）
驱动蛋白分子是活体内的发现的“马达蛋白”。被称为“细胞的劳动力”，它们沿着被叫做微管的细胞内通路拖拉重要的物品。斯坦福大学应用物理学和生物科学教授史蒂芬·鲍科(StevenBlock)曾这样形容它：“驱动蛋白的功能像一个火车头在细胞内来回运送货物。”1
插图由迦勒·索尔兹伯里（CalebSalisbury）提供
一个典型的驱动蛋白分子仅700亿分之一米长（三百万分之一英寸），其形状与人惊人地相似！它的一端有两只“手”拿住货物，而另一端有两条“腿”沿着微管行走，把货物拉到最终目的地。从某种意义上说，它们就像“邮递员”在细胞内传递邮件。
生物机器人？
凡是有细胞核的生物（真核生物），其细胞内所有的结构，如蛋白质和其他部件，都必须在特定的时间，传递到细胞内特定的地方。如果所需要的部分是蛋白质，制造厂（称为核糖体）从细胞核获得图样，（原信息存储在细胞核中的DNA链上，所需要的部份被复制成RNA图样发送。）
这是个复杂的协调作用过程，首先必须造访这个细胞核的DNA库，到特定位置去开启所需要的特定信息（无论要制造的是什么部件），然后制作该部分信息的拷贝并运送到制造厂。
继而，细胞中的另一个细胞器（称为高尔基体）把这个拷贝包装在一个包裹里（称为泡），并在包裹的表面标记接收处的“地址”。
接着，受到传唤的驱动蛋白携带包裹，沿着细胞微管道路，送到所需要的地方去。（已发现有许多种不同特点和功能的驱动蛋白—包括驱动蛋白相关蛋白，从酵母到人类的各种生物都有发现，而上面的只是一个“普通”的任务的例子）
从大处理解
要认识科学家们所观察到的动蛋白的复杂性，我们可以从一个比较熟悉的角度来理解，请设想如下的情景：
“乔”先生的机器在工作时坏了，乔查出损坏的部件，他用手机向本地制造厂发出请求，并给了他们损坏的部件编号，要求提供一个新配件。
厂方接受了乔的要求，记录了乔的地址。厂方有一份他们生产的所有配件的编号清单，却没有制造它们的图纸。于是，厂方发电邮给另一家公司（该公司有一整套蓝图，函盖同业所需的所有部件），要求从这公司得到图样。这公司的人就复印了所需配件的图样，发送给制造厂。
按图样的说明，工厂生产了该部件，打包，并标上数据库中的邮政地址。快递人员接上了头，来到工厂，取了包裹。他手上有详细的城市地图，沿着最便捷的路线，传送了包裹，任务完成！
面对以上所描述的复杂程度，大多数人会啧啧称奇。这样复杂的手续，需要的技术和整合能力（如专业知识，通信系统，制造能力，和数据库）是相当的精细复杂，协调每个步骤都要求有智慧的人。然而，驱动蛋白所参与的实际过程，要比“乔”的上述经历复杂得多。
多面手
这已经令人难以置信了，然而研究显示，驱动蛋白所做的远远超过人们最初的想像。目前已知：驱动蛋白参与有丝分裂（细胞分裂）和减数分裂（细胞核分为四个子核的细胞分裂——产生生殖细胞）。除了运送细胞内“平常”的货物，神经元彼此交流信息所需的神经递质，也是由驱动蛋白运输的。
在结束传送过程后，某些驱动蛋白会拆除微管。在细胞分裂时，控制微管的长度特别重要。2缺乏控制的细胞分裂，可能会导致染色体的不稳定性，这又与人类肿瘤有关。3
马蒂亚斯∙瑞夫（Matthias Rief,来自慕尼黑科技大学物理系）教授说:“我们的结果表明，分子马达如果要在细胞内成功地运作，除了简单的交通运输之外，必须承担大量其他的功能。马达的开关必须能够切换，必须能够在特定位置接受负载，并把它交给目的地。4
快速高效
这些匪夷所思的驱动蛋白“机器人”不仅能执行多种任务，同样不可思议的是它们的效率！让我们来看看这些先进的特点：
功率——“尽管它是微小的，驱动蛋白马达却有约50％的效率，大约是汽油发动机的两倍。按重量比，驱动蛋白产生的功率比人造马达多了近15倍。”5
高速——“驱动蛋白马达让人印象深刻的是速度快，能够每秒行100步。若是把驱动蛋白放大到我们的尺度，一个有类似功能的马达，按单位重量产生的速度和马力，会与最近突破音障的斯拉斯特（Thrust）超音速汽车的喷气式引擎相当”6,7（这相当于一个人每秒移动600米，或每小时1300英里！）
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123rf.com/ViktorGmyria |
节能——驱动蛋白由通用能量化合物“ATP”提供能量（ATP由另一个神奇的“分子马达”ATP合酶制造，请参阅【ATP合酶：宏伟的分子机器—大师的杰作】一文）。驱动蛋白每获得一个ATP“燃料”分子，这个“邮递员”就会准确地向前迈出8纳米的一步。当没有加载货物时，驱动蛋白则进入“睡眠状态”以防ATP被浪废。如同现代计算机暂停使用时会关机而节约能源一样，驱动蛋白也具有休眠功能。（虽然科学家知道，该马达在休眠时会折叠成“自动抑制”8状态，但其分子机制仍不清楚。）
团队精神——当工作艰巨时，多个驱动蛋白分子会合力工作。如果所需的运输负荷，对一个“邮递员”过重的话，有“明显的证据表明，细胞内的货物有多个马达运输。”9
它们还会将货物进行“多重转手”。像接力赛跑的运动员一样，驱动蛋白运行了一定的距离后，可以把货物传交给另一位“等待者”，由后者继续完成传送过程。
灵活安排——驱动蛋白有“绕行模式”功能，能够绕过可能遇到的障碍物。它们有类似于GPS系统“重新计算”的非凡能力，在需要时会自动改换路线。
回收——对于驱动蛋白的节约和循环利用能力，最热衷于“绿色”运动的冠军也会妒忌的。有充分证据表明：它们或者通过大型运输器械（如在城市的公交系统）分组运品回细胞中心；或者在完成任务时拆缷，将部件回收。10
自然主义作茧自缚
当然，这样惊人的复杂生物技术呼喊着“设计”，但在科学文献中描述这些叹为观止的的机器和流程时，神得到荣耀吗？没有！荣耀归于“自然”：
“令人感叹的是，不知道‘自然’是如何将多重功能集合于一个分子的，在这方面，它仍然是远远优于现代纳米技术所有的努力，也是我们所有人的一个很好的榜样。”11
当科学展示如此有力的证据，显明上帝的大能时，为何智慧的人看到证据，却否认造物主？这当然是因为西方社会大多数人所受到的无神进化论的灌输。无神论自囿于自然主义，斯科特·托德(Scott Todd)博士（美国堪萨斯州立大学的免疫学家）说：“即使所有的数据都指向一个聪明的设计师，科学仍要排斥这样的假设，因为它是非自然的”。（对于过去许多敬畏神的伟大的科学家，例如艾萨克·牛顿爵士及路易·巴斯德，这会是令人吃惊的消息）。
当然，按照进化论，真核细胞的出现应在二十亿年前。12这意味着的进化论者愿意相信，这种鬼斧神工的复杂技术，如分子马达及其操作系统，产生于他们虚拟的时间表初期的自然过程（与智慧无关）。但是，迄今为止，这种技术远远优于在这个星球上最聪明的科学脑袋所造的任何产品！
进化论能解释我们的起源吗？
布洛克说：“细胞水平上的运动是生命的一个标志。”“一个根本的问题是，生物体怎么知道如何运动？答案是，它们开发了驱动蛋白和其他一些非常有效的蛋白机器。如果驱动蛋白完全失效，你甚至不会活到胚胎阶段，因为你的细胞就无法生存，它就是这么重要！”13
对于像驱动蛋白（及所需的操作和通信系统）这样的复杂的事情，如何能有一个逐渐的进化方式，进化论者没有看似合理的理论解释（更不必说我们所知的、所谓“简单”生物的无数其它功能和特性）。
然而，在我们的日常工作生活中，当看到类似的机器和操作系统（机器人，计算机，互联网等）时，它们总是有智能的、有目的的设计成果。要相信我们所能理解的终极意志（圣经中的造物主上帝）在我们体内和我们周围的世界里，创造了一切神奇的机器，岂不是更符合逻辑吗？
参考文献
1. Charles L. Asbury, Adrian N. Fehr, Steven M. Block, Kinesin Moves by an Asymmetric Hand-Over-Hand Mechanism, Stanford News Service, 12/5/03; news.stanford.edu/pr/03/kinesinproof1210.html.
2. Carsten Peters, Katju˜aBrejc, Lisa Belmont, Andrew J Bodey, Yan Lee, Ming Yu, Jun Guo, Roman Sakowicz, James Hartman and Carolyn A Moores, Insight into the molecular mechanism of the multitasking kinesin-8 motor, Nature.com, The EMBO Journal (2010) 29, Published online: 3 September 2010; nature.com/emboj/journal/v29/n20/full/emboj2010220a.html.
3. 同 2。
4. Motor molecules use random walks to make deliveries in living cells, Science Daily, July 21, 2009;sciencedaily.com/releases/2009/07/090721122841.htm.
5. Karl Leif Bates, Molecular Motors—Nature uses tiny nano-machines that could work miracles if we learn how to build them,Michigan Today, 2004; michigantoday.umich.edu/04/Fall04/story.html?molecular.
6. Thrust SSC 保持着全世界最高陆地速度记录。该记录创立于1997年10月15日，车速为每小时1228公里（763英里），成为正式突破音障的第一部汽车。
7. Block, S.M., Kinesin: What Gives? Cell 93:5–8, 1998; stanford.edu/group/blocklab/Block-Cell Review.pdf.
8. Hung Yi Kristal Kaan, David D. Hackney, Frank Kozielski, The structure of the kinesin-1 motor-tail complex reveals the mechanism of autoinhibition, Science 333(6044):883–885, 2011; sciencemag.org/content/333/6044/883.
9. Erickson RP, Jia Z, Gross SP, Yu CC, How molecular motors are arranged on a cargo is important for vesicular transport, PLoS computational Biology 7(5), 5 May 2011; ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3088656.
10. Braulio Gutierrez-Medina, Bason Clancy, Nick Guydosh, Johan Andreasson, Kinesin: an ATPase that steps along microtubules;stanford.edu/group/blocklab/kinesin/kinesin.html.
11. 同5
12. Michael Marshall, Timeline: The evolution of life, New Scientist-Life, 14 July 2009; newscientist.com/article/dn17453.
13. 同1