我們?nèi)祟愖约旱男凶呤峭ㄟ^肌肉的收縮和拉伸而實現(xiàn)的。骨骼肌一縮一伸，像彈簧一樣收緊舒張，就控制了我們所有的運動，從鋼琴家手指靈巧的飛舞到運動員大腿健壯的彈跳。

骨骼肌也是大自然具有層級結(jié)構(gòu)的一種分子材料（參見第53頁）。它由一束一束的纖維組成，纖維又由小纖維組成，小纖維又由更小的纖維組成。每一個肌肉細胞都非常細長，里面包含很多股由纖維編織而成的繩索，稱作肌原纖維。這些繩索擁有復(fù)雜的分子亞結(jié)構(gòu)，肌肉收縮的秘密就蘊含在其中。

在顯微鏡下觀察，肌原纖維有不同寬度的明暗條紋。骨骼肌在高放大倍率下呈現(xiàn)條紋狀，因此我們也稱其為橫紋肌。條紋序列周期性地沿著肌原纖維重復(fù)出現(xiàn)，一個重復(fù)單元稱為一個肌節(jié)。肌節(jié)中不同的區(qū)域還擁有通俗的名字，如A帶、H帶等——人們之所以這么叫恰恰也暗示了，當它們最早被觀察到時，誰也不知道它們到底表示什么。

安德魯·赫胥黎、休·赫胥黎和他們的合作者在1950年代注意到，當肌肉收縮時，這些帶狀區(qū)域的寬度會變化，于是他們提出了肌肉運動的肌絲滑行理論。他們認為，肌原纖維包含牙刷頭形狀的結(jié)構(gòu)，且這樣的結(jié)構(gòu)兩兩相對，于是彼此的刷毛相互交叉。每個肌節(jié)含有兩組這樣的刷頭組結(jié)構(gòu)，處于背對背的位置。暗帶就是刷毛交叉的地方（從而分子密度較大），而亮帶則是只有一側(cè)刷毛的地方（如圖27）。兩位赫胥黎提出，肌節(jié)中的刷毛可以相互交叉得更深，于是肌原纖維縮短，使得肌肉收縮。

肌絲的相對運動是肌球蛋白這種馬達蛋白所驅(qū)動的。肌球蛋白呈瘦長形，上面有兩條螺旋鏈相互盤繞。鏈的兩端終止于梨形的端頭。肌球蛋白分子聚集成束，稱作肌球蛋白絲。肌球蛋白絲刷毛的每個末端都布滿肌球蛋白的端頭，像扎成一捆的玉米秸稈，頂端有一顆顆玉米。

穿插在肌球蛋白束中間的是由另一種稱作肌動蛋白的蛋白質(zhì)組成的肌絲。這種蛋白質(zhì)事實上是球形的，小球會連接成鏈狀，像項鏈上的珠子。肌動蛋白絲上，兩條肌動蛋白“珠鏈”彼此盤繞，又形成一種雙螺旋。項鏈上還裝飾有原肌球蛋白形成的細線，沿著肌動蛋白絲一起盤繞。項鏈上每隔一段距離還有一個球形的肌鈣蛋白（如圖27）。

當肌球蛋白的端頭將自己附著在肌動蛋白絲上并拉動時，肌肉就發(fā)生了收縮。它的原理與動力蛋白、驅(qū)動蛋白沿微管運動的原理是一樣的：ATP分解為ADP，推動附著的馬達蛋白形狀改變，從而產(chǎn)生運動。肌球蛋白頭部通過鉸鏈似的頸部與分子其他部分連接在一起，頭部可以圍繞頸部擺動。頭部發(fā)生一連串動作：旋扭，從肌動蛋白上解離，解扭，重新附著到肌動蛋白上，循環(huán)往復(fù)，間歇性地發(fā)動動力沖程，如棘輪般沿著肌動蛋白絲轉(zhuǎn)動（如圖28）。

圖28　肌球蛋白分子馬達沿著肌動蛋白絲行進，引發(fā)了肌肉的收縮運動

這整個過程都受到自發(fā)的控制，從大腦處來的神經(jīng)沖動告知肌肉是收緊還是放松，從而產(chǎn)生相應(yīng)的運動。肌動蛋白絲上的原肌球蛋白和肌鈣蛋白就起到這個開關(guān)的作用。肌肉通過稱為運動神經(jīng)元的神經(jīng)細胞與大腦相連，像一種生物化學(xué)式的電線“焊接”在肌肉纖維外部。電信號傳遞到運動神經(jīng)元末端時，就會觸發(fā)鈣離子從一個管道網(wǎng)絡(luò)——肌漿網(wǎng)——中釋放，并擴散到肌肉纖維內(nèi)部的肌原纖維之間的空間。鈣離子被肌動蛋白絲上的肌鈣蛋白捕捉到，促使蛋白質(zhì)改變形狀。這繼而拉動原肌球蛋白鏈，擰轉(zhuǎn)肌動蛋白雙螺旋項鏈，使珠子般的肌動蛋白旋轉(zhuǎn)。正是這種旋轉(zhuǎn)使得肌動蛋白上的結(jié)合位點暴露給肌球蛋白。這整套結(jié)構(gòu)包含了精致的分子傳遞機制，巧妙地控制肌肉收縮運動的開關(guān)。