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如 DHA 般(22 個碳的主鏈上有 6 個雙鍵),碳鏈上頭有 2 個以上雙鍵的脂肪酸,稱作多元不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid)。至於常常聽到的 omega-369 脂肪酸,又是什麼意思呢?脂肪酸的結構,一端為「羧基」,若是第一個雙鍵的位置,和沒有羧基的另一端相隔 3 個碳,就稱作 ω−3 脂肪酸,而 6、9 依此類推。這些很多碳的脂肪酸有很多功能,對生物非常重要。

Genes for de novo biosynthesis of omega-3 polyunsaturated fatty acids are widespread in animals

via 這裡

 

生物要靠一種酵素-去飽和酶(desaturase),才能在碳鏈上創造雙鍵;能製造 ω−3 的去飽和酶,可稱作「ω−3 去飽和酶」。過去認為,有此一催化能力的基因,主要是水生單細胞生物配備,大部分動物沒有。

 

根據過往資訊,整個生態系的 ω−3 多元不飽和脂肪酸,最初大部分是由水生單細胞生物全新製造,其他動物雖然也有去飽和酶,卻只能再把 ω−3 原料加工,製成各式各樣的脂肪酸衍生物,而沒有自行全新生產的能力。

油脂人生(上):不可或缺的去飽和酶

油脂人生(下):千變萬化,屢受選汰的去飽和酶 

可能有助美洲原住民 適應環境的去飽和酶FADS

ortholog paralog homolog

 

然而,這個 2018 年的新研究表示並非如此。拜 DNA 定序進步之賜,這個論文由資料庫取得大批生物的基因組,尋找其中的去飽和酶基因,最後由 80 種動物中,偵測到 121 個 ω−3 去飽和酶(論文稱作 ωx desaturase)。

 

用已知去飽和酶基因,建構的演化樹。

 

由演化樹看來,已知的 ω−3 去飽和酶可以分為 3 大分支。重要的是,跟本來認知不同,在不同動物中,ω−3 去飽和酶的存在其實相當普遍,包括刺胞動物門(Cnidaria)、輪形動物門(Rotifera)、軟體動物門(Mollusca)、環節動物門(Annelida)、節肢動物門(Arthropoda)、線蟲動物門(Nematoda)旗下都有。

 

多元不飽和脂肪酸的合成過程。

 

由基因序列推論,某些動物的 ω−3 去飽和酶,不是直接繼承自自己的演化分支,而是來自別種生物,經由水平基因轉移獲得。

 

例如菸草粉蝨(silverleaf whitefly,學名 Bemisia tabaci)的去飽和酶,似乎源於綠藻門旗下的綠色植物亞界(viridiplantae);屬於節肢動物一員的彈尾目(Collembola),則獲得過原產卵菌綱(Oomycota)的基因。不同生物間的 ω−3 去飽和酶,曾多次獨立上演水平轉移。

穿越物種的水平基因轉移

 

用酵母菌測試,各種動物中的去飽和酶基因,實際上的催化活性。

 

假如那麼多動物都配備 ω−3 去飽和酶,意思不就是,獨自生產 ω−3 多元不飽和脂肪酸的能力,其實整個地球到處都有嗎?且慢,有基因的序列,未必就有催化的能力!

 

用酵母菌測試,各種動物中的去飽和酶基因,實際上的催化活性。

 

為惹證實酵素是活的,論文把好幾種偵測到的基因序列,擺到酵母菌中表現,看看是否真的具有催化活性。結果是,至少刺胞、軟體、環節、節肢動物門的代表,它們的 ω−3 去飽和酶基因,生產的蛋白質,都有預期的催化能力。

箕形門齒 X 美洲原住民 X 母乳—這三者源自冰河時期的神秘關係是?

 

這些實驗證實,製造 ω−3 多元不飽和脂肪酸的能力,不如之前以為,大部分侷限於水生單細胞生物,如細菌、藻類而已,反而有非常非常多無脊椎動物具備,也許在整個地球到處存在。

 

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