从星系的旋臂到微小的雪晶，大自然似乎陷入了分形模式，以越来越小的增量重复。不管你画得多小，图案的某些部分仍然与整体相似。

分子似乎是一个例外，在变化的尺度上，分子还没有表现出自相似性。直到现在。

来自德国、瑞典和英国的研究人员发现了一种由单细胞生物产生的酶，这种酶可以将自身排列成分形 —— 不是任意的分形，而是一种被称为“西尔宾斯（Sierpiński）”三角形的重复三角形模式。

这种酶是由蓝藻长聚球菌产生的柠檬酸合成酶的一种形式，它从非分形前体进化而来，表明这种分子模式可以惊人地迅速出现。

德国马克斯·普朗克陆地微生物研究所的生物化学家Franziska Sendker说：“我们完全是偶然发现了这种结构，当我们第一次用电子显微镜拍摄它的照片时，我们几乎无法相信我们所看到的。”

“蛋白质形成了这些美丽的三角形，随着分形的增长，我们看到它们中间的三角形空隙越来越大，这与我们以前见过的任何蛋白质组合都完全不同。”

研究人员发现，这是有原因的。他们使用电子显微镜在原子水平上研究分子结构，检查蛋白质链是如何连接的。

大多数分子具有高度对称的结构，每个蛋白质链与周围的蛋白质链的排列和关系都是相同的。柠檬酸合酶的这种特殊结构打破了这一规律：蛋白质链的连接方式略有不同，这取决于它们在分子中的位置。

结果是“西尔宾斯（Sierpiński）”的排列，有趣的是，该团队的研究发现，这似乎是一个完全的意外，没有任何功能。当研究小组通过基因操纵蓝藻细长聚球藻产生非分形柠檬酸合成酶时，对细菌完全没有影响。

马克斯普朗克陆地微生物研究所的进化生物学家Georg Hochberg说：“自组装经常被进化用来调节酶，但在这种情况下，发现这种酶的蓝藻似乎并不太在意它的柠檬酸合酶是否能组装成分形。”

“这促使我们怀疑这是否只是一个无害的进化意外。当有问题的结构不是太难建造时，这种事故就会发生。”

对于分子来说，分形模式似乎并不是一件很难实现的事情。研究人员通过祖先序列重建来探索进化历史，以确定今天出现的柠檬酸合酶分子的前体，以及随着时间的推移可能改变其结构的氨基酸取代。

事实证明，只需要非常少量的突变就能以惊人的速度改变分子的形状。但来得容易去得也快 —— 它也可能很快消失。事实上，该团队的研究表明，分形分子在过去多次在不同种类的蓝藻中出现和消失。

只是，如果分形结构在生物学上没有帮助，生物体就没有理由保留它，所以它就消失了。对于蓝藻细长聚球藻来说，Sierpiński分子可能只是暂时的。或者在自然界中有一些在实验室环境中没有观察到的好处。

研究人员在论文中写道：“我们怀疑，自组装的进化转变可能比结构数据库所显示的更为普遍。”

“也许只有一小部分对它们的生物体变得重要并持续存在。其他许多人会像出现时一样迅速消失。因此，我们只能想知道，在千万年的进化过程中，有多少独特的组合从未进化到现在，让我们观察到。”

研究结果发表在《自然》杂志上。

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