细菌鞭毛－智能设计运动的标志

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细菌鞭毛－智能设计运动的标志

张逸萍译自﹕“ Bacterial Flagella—Icon of the Intelligent Design Movement ” by Dr. Alan L. Gillen on June 19, 2015
（ https://answersingenesis.org/intelligent-design/bacterial-flagella-icon-of-the-intelligent-design-movement/）
Republished with permission and featured in The Genesis of Germs

https://www.chineseapologetics.n ... terial-flagella.htm

神奇而壮丽的微生物

微生物世界中存在许多非凡的设计实例。本文将列举其中两个例子：细菌鞭毛和黏质沙雷氏菌（ Serratia marcescens ）中血红色色素的产生。细菌鞭毛的分子机转非常精妙。黏质沙雷氏菌（一种杆状细菌）能够产生类似血液的色素，而这种惊人的能力堪称“奇迹”。

细菌鞭毛－智能设计运动的标志

我们先来看迈克尔·比希（ Michael Behe ）在《达尔文的黑盒子》（ Darwin 's Black Box ）中以细菌鞭毛为例，为智能设计提供了一个流行的论据，用以说明不可简化的复杂性概念。鞭毛是附着在细胞表面的螺旋状毛发状附属物，像螺旋桨一样，使细菌能够游泳。

细菌鞭毛是一个极为复杂的系统。所谓极为复杂的系统，是指需要多个交织的组成部分同时存在，任缺失何一个部分，都会导致整个系统功能失调。摧毁其中一部分，整个系统就会崩溃。另一方面，所谓的演化机制是，新的特征将赋予生物体选择性生存优势，从而使拥有特征状的生物体，比没有该特征的生物体，更具竞争力。在新达尔文主义（ neo-Darwinian ）进化论中，新的特征必须完全发育──任何折衷状态都是行不通的。鉴于这项要求，新特征非常复杂，以至于新达尔文主义的渐进论非常不可能，因为未完全发育的特征不会提供选择优势。

捕鼠器范例

生物化学教授、 1996年畅销书《达尔文的黑盒子》的作者比希博士对经典新达尔文主义解释——即复杂的细胞结构是偶然产生的——提出了质疑。在书中，他用鞭毛来引入“不可简化的复杂性” （ irreducible complexity ）的概念。如果一个结构非常复杂，以至于它的所有部分必须一开始就以适当地存在，才能正常工作，那么就称它为不可简化的复杂结构。细菌鞭毛的所有组成部分必须从一开始就存在，才能发挥功能。根据达尔文的进化论，任何对生物体没有优势（即没有功能）的组成部分都会被淘汰或失去。这样的结构怎么能像经典的达尔文进化论所要求的那样，透过渐进、一步一步的过程演化而来，这对进化论者来说是一个无法克服的障碍。然而，鞭毛的用途又使情况变得更加复杂。

有些细菌具有一根鞭毛，位于杆状细胞的末端。细菌要朝相反方向移动，只要改变鞭毛的旋转方向即可。其他细菌在细胞的两端都有鞭毛，一根鞭毛用于朝一个方向运动，另一根鞭毛则用于朝相反方向运动。第三类细菌的细胞周围有许多鞭毛。它们在细胞的一端缠绕成螺旋状的一束，并同步旋转，使细胞朝一个方向移动。为了改变方向，鞭毛会展开，移动到细胞的另一端，重新形成束状，然后再次协调地旋转。鞭毛的结构复杂性和精细的协调性，证明了一位师级大工程师的杰作，祂设计并创造了鞭毛，使其能够以极其复杂的方式发挥作用。

你可以称它为“创造者的分子外部马达”。它最有趣的地方在于，它附着在一个由不同种类蛋白质构成的小型电动“马达”上，并由该马达驱动旋转。与电动马达类似，鞭状器包含杆（驱动轴）、钩（万向接头）、 L环和P环（衬套/轴承）、 S环和M环（转子）以及C环和螺柱（定子）。鞭毛丝（螺旋桨）透过钩子连接到鞭毛马达上。鞭毛要发挥完整功能，需要超过40种不同的蛋白质。驱动马达的电能来自细胞膜两侧产生的电压差。这种马达是自然界最优秀的分子机器之一！

一些科学家称细菌鞭毛为“宇宙中效率最高的机器” ，因为它具有自我组装和修复、水冷旋转发动机、质子动力驱动系统、前进和后退齿轮、每分钟6,000至17,000旋转的运行速度、方向反转能力，以及具有短期记忆的硬连线信号系统。

细菌鞭毛：耶尔森氏菌( Yersinia )的设计范例

在迈克尔·比希的《达尔文的黑盒子》一书中，细菌鞭毛成为支持智能设计的有力论据之后，史考特‧明尼奇(Scott Minnich )也加入了智能设计运动的行列。爱达荷大学遗传学家兼微生物学副教授，明尼奇博士进一步阐述了这个论点，他描述了这个设计范式如何为他的研究带来新的见解。明尼奇博士研究细菌鞭毛已有1 5年之久，并在以下领域发表论文：耶尔森氏菌和沙门氏菌( Salmonella )鞭毛的结构和功能；组装蓝图和基因指令；转录和翻译调控基因的详细描述；并将运动性与讯号传导（趋化性〔 chemotaxis 〕）结合。

                               
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鞭毛和基部。 Image credit: LadyofHats , via Wikimedia Commons.

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斯科特·明尼奇透过大规模的研究发现，细菌鞭毛提供了一个设计的范例。十多年来，明尼奇一直致力于研究小肠结肠炎耶尔森菌（ Yersinia enterocolitica ，鼠疫耶尔森菌的近亲，鼠疫的病原体）的遗传学和鞭毛结构。小肠结肠炎耶尔森菌（ Y. enterocolitica ）是食源性感染的病原体（如大肠杆菌〔 E . coli 〕或弯曲杆菌〔 Campylobacter 〕），常见于牲畜的肠道。它透过受污染的肉类和乳制品引起食源性感染。它会导致肠热症，并可能引发严重的、危及生命的感染。

在描述了构成其旋转马达机制的30多种蛋白质（整个鞭毛中接近50种）之后，明尼希注意到，当细菌处于压力之下时，鞭毛的基体会产生有毒的分泌物。如果耶尔森氏菌在20 ºC (68 ºF)和良好的环境条件（即低渗透盐）下，很适合它，则基体会产生钩和丝——鞭毛的剩余部分。明尼奇根据他的基因研究预测，好的设计将用于多种用途，就像工程师设计的具有双重功能的结构一样。这是良好的遗传效率或最优遗传设计（最低成本/效益比）。甚至在人类身上观察到这种现象之前，他就预言了会发生什么事。

耶尔森氏菌在其环境中具有很强的运动能力，其旋转马达的转速可达每分钟100转。另一方面，如果耶尔森氏菌在37 ºC (98.6 ºF) （或其他高盐等压力环境）下培养，其基体就会像「大炮」一样，产生剧烈的毒素。（其技术名称为III型分泌系统。 The Genesis of Germs书中的「传染病的起源」一章，对此有更详细的描述）。在观察胃肠道细胞时，发现它们能够避免被巨噬细胞（ macrophage ）吞噬。为了自卫，耶尔森氏菌产生了一种“导弹” ，以避免被人体防御系统吞噬。设计模型（而非达尔文模型）的实用性不仅产生了优秀的科学成果，而且对医学微生物学和临床医学也具有实际意义。这里我们看到了设计模型能够准确预测生物学结果的证据。按照上帝的意愿思考，并接受造物主创造生物结构是有目的的观点，是生物学研究成功的关键。证据而非演化论；创造而非偶然。设计理论是成立的。细菌鞭毛真是上帝赐给原核生物的神迹之一！

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小肠结肠炎耶尔森菌（ Yersinia enterocolitica ）：生物旋转马达

大肠杆菌的感觉和运动机制由许多受体（ receptor ）组成，这些受体最初检测各种化学物质的浓度。次要组件从这些感测器提取讯息，这些讯息又输入至一个梯度感测机制。该机制的产品驱动了一组恒定扭矩、质子推动的、可逆旋转的马达，这些马达透过微型传动装置传递能量，并以每分钟30 ,000至100,000转的速度推动螺旋鞭毛旋转。这种高度整合的系统使细菌能够以每秒约十倍自己身体长度的速度移动。

细菌利用鞭毛运动的速度有多快？有些细菌的鞭毛运动速度已被“测速”为每秒100微米，相当于每秒50个自己身体的长度。相较之下，细菌的移动速度是已知速度最快的生物——猎豹的两倍。猎豹奔跑速度可达每小时70英里，但每秒移动距离仅为体长的25倍。一般来说，具有极生鞭毛的细菌比具有周生（多）鞭毛的细菌运动速度更快。

细菌鞭毛的复杂性直接反驳了新达尔文进化论。人体所有交织的部分都指向一位智慧的创造者。 20世纪 90年代初，比希博士提出了人体智能设计的观点。他的论点称为“不可简化复杂性”原则。为了说明这原理的复杂性，我们需要看看汽车的设计。

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以设计为导向－大肠杆菌游泳课程

微生物学很有趣，因为大肠杆菌的行为越来越被证明是复杂的。最近的观察将微生物的设计理论推向了一个新的水平，新的研究如何揭示了大肠杆菌如何比某些人更有秩序地「驱动」自身。哈佛大学的研究人员最近发现，大肠杆菌是向右侧游动的。大肠杆菌的运动并非随机的；它是有方向的、有序的，让人联想到汽车交通模式（甚至是蚂蚁的交通模式）。当细胞被限制在由水凝胶（ hydrogel ）制成的、底部铺有柔软琼脂（ agar ）的微通道中时，它们会先向右侧游动，并且更靠近凝胶的底部。已知细菌在光滑的表面时，随顺时针圆形轨道而运动；但在畅通的溶液中，它们则随机游动动。所有这些特点似乎都高呼「设计」！

从人类的角度来看，正确地驾驶，以避免事故，需要驾驶学校训练、智力和实践。这绝非偶然，也非巧合。 最近的一篇文章显示，大肠杆菌向右侧移动，这意味着当它们被放置在狭窄的叉状管中时，由于鞭毛逆时针旋转，它们更有可能游向右侧的管道。这不仅仅是「极有趣的事实」资讯；它可能对泌尿道感染，具有临床意义。 大肠杆菌也可以协同地在表面上移动，这种移动方式称为游动；这不仅仅是聚集。在长时间的迁移过程中，细菌细胞在凝胶表面的运动能力比在固体表面上更强。这项观察结果，结合定向交通的能力，或许能够对导致一个新研究探索方向，就是对细菌致病性的因素进行行为学研究。