在生命的构成要素中,蛋白质一直备受赞誉,而糖却常常被低估。尽管糖可以为我们的身体,甚至火箭提供燃料,但糖的作用远不止提供能量或甜味。糖有助于生物在极端条件下生存,有益于环境,甚至在繁殖中也发挥着作用。
1. 糖有助于细胞在脱水时生存
一种名为海藻糖的糖可以帮助某些生物在长时间缺水的情况下生存,即使它们的细胞完全脱水。这些生物被称为极端微生物,它们可以承受极端温度甚至水资源短缺。而当它们再次获得水时,它们可以简单地复活。
水通过保持细胞形状为活细胞提供稳定性。它还有助于稳定我们细胞的微观机器——具有复杂形状的大蛋白质分子——使其能够正常运作。
极端条件,如缺水或高温,会损害这些大蛋白质分子。这些条件会改变它们的形状,使蛋白质无法执行其应有的功能。然而,由于海藻糖的结构——一对葡萄糖环由一个柔韧稳定的键连接——它可以取代水并与细胞中的复杂分子相互作用,帮助它们保持形状。事实上,我们利用海藻糖的稳定能力来保存食物和疫苗。
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大多数情况下,当植物、细菌、真菌或动物具有这种特殊的无水生存能力时,它们需要在细胞中含有高水平的海藻糖。但是水熊虫——极端微生物中最极端的(它们甚至可以在太空中生存)——却不需要,因为它们已经进化出以另一种方式利用海藻糖。
水熊虫含有一种特殊的蛋白质,有助于保护其细胞中的其他分子免受极端条件可能造成的损害。在最近的一项研究中,研究人员表明,海藻糖和这种独特的蛋白质协同作用——其方式我们尚未完全理解——提供比单独的海藻糖或单独的特殊蛋白质更好的保护。
2. 糖对我们的环境有益
海藻糖还有助于植物在不断变化或极端条件下生存。海藻糖不仅存在于植物细胞中用于保护,还存在于植物根部周围的土壤中,这被称为根际。
类似于植物“吸入”我们呼出的二氧化碳,而我们吸入植物“呼出”的氧气一样,土壤中含有与植物共生的细菌。这种关系非常密切。科学家认为,土壤细菌产生的海藻糖可以作为信号分子。当糖触发植物产生物质时,它有助于植物更好地耐受不断变化的条件。
糖也可以帮助水下植物。海草生长的地方水下含有大量的蔗糖。海草可以吸收大量的二氧化碳,并储存碳,否则这些碳将返回到环境中。碳部分用于产生蔗糖,海草将其沉积到它们生长的沉积物中。科学家估计,海草草甸下储存着数十万到一百多万美吨的蔗糖。
3. 帮助花朵绽放
糖帮助植物的另一种方式是通过繁殖。尽管繁殖是所有生物都具备的能力,但糖在花朵的美丽和芬芳中扮演着重要角色。
在植物中,像所有其他生物一样,将基因传递给下一代是生命周期中重要的一部分。花朵不过是植物的生殖器官。与大多数周期一样,时机至关重要。开花植物必须与周围环境同步,这样它们才能在可能成功时才尝试繁殖。但是,除了季节、时间、温度等线索告诉植物周围发生了什么之外,细胞还利用糖在植物内部进行交流。糖会触发代谢途径,发出何时停止生长并开始开花的信号。
从极端环境到帮助花朵绽放,生命似乎确实依赖于糖。














