相空间

氨基酸是构成蛋白质的基本单元，氨基酸的氨基与羧酸头尾相连，就像钩子钩住套环，一个紧挨着一个形成长长的肽链，肽链折叠形成蛋白质。其实在某些氨基酸里，用来头尾相连的氨基与羧基并不是唯一的，比如天冬氨酸、谷氨酸，他们都有两个羧酸基团，精氨酸有两个氨基，这就提供了这样一种可能——形成分叉的肽链。长着两个“钩子”的天冬氨酸钩住两条肽链的“套环”，两条肽链各自延伸。这就像支链淀粉一样，就是在糯米里那种粘粘的淀粉。

这种支链蛋白应该比普通的蛋白在进化上更有优势，支叉结构远比一条直线更容易设计和驾驭，可以想象，行使相同的功能，或者说组成相似的活性口袋，支链蛋白需要的氨基酸数量会少于直链蛋白的氨基酸数量。这就意味着支链蛋白的生物——如果真的存在的话，吸收更少的营养和能量，就能完成与直链蛋白生物相同甚至更多的生理活动。这样的生物在生存竞争中显然更有优势。

但是事实上，似乎从来没有听说过任何一种“支链蛋白生物”，甚至在自然界也从没有发现过任何含有支链结构的蛋白质。这是为什么呢？漫漫几十亿年的生物进化史，支链结构的多糖出现了，但是有着如此优势的蛋白，却没有被进化出来？这其中恐怕蕴含着某种必然。可是制约支链蛋白的究竟是什么因素呢？

我能想到的一个答案来自于核酸。人们已经搞清楚，核酸序列是蛋白质结构的蓝本，遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质，而构成DNA的是脱氧核糖核苷酸，其中的脱氧核糖环上只有三个链接位置——1位的羟基链接了碱基，5位和3位的羟基通过磷酸相互链接形成单股DNA链，再没有富余的基团可以用来生成支链结构了。没有了支链DNA，也就没有了支链RNA，因此也就不会有支链蛋白质。

这样的想法对吗？ 

update:仔细想想上面的解释似乎也不能让人满意。想一想支链多糖在生物体内的合成过程，也是以链状延伸的，催化糖原合成的糖原合酶只会让多糖链朝一个方向延伸，真正形成支链多糖靠的是分支酶去做搬运工，它把直链的多糖连接到另一根糖链上，形成支链结构。看来只能沿一个方向合成这件事不是形成支链结构的障碍，想把直链蛋白变成支链蛋白的话，进化出一个蛋白分支酶就好了。那么为什么这个世界上没有支链蛋白呢？

updata：进化的稳定性倒是一个思路，相比于直链蛋白，支链蛋白可以依靠更少的残基行使相同的生理功能，这是支链蛋白的优势，缺也是它的劣势。在直链蛋白中，存在着大量“无用” 的残基，这些残基并不参与蛋白的功能实现，而仅仅扮演建筑材料的角色。倘若这些建筑材料们发生突变，可能对直链蛋白并不是什么严重的问题，而对于节约的支链蛋白来说，任何残基的突变都有可能带来严重的后果，由此支链蛋白生物往往更容易产生遗传病，在生存竞争中处于劣势。