天文学中，“暗能量”常被用来指代普通物质无法解释、但对宇宙学至关重要的能量。莱斯大学教授彼得·沃利内斯（Peter Wolynes）及博士后研究员卡洛斯·布埃诺（Carlos Bueno）与布宜诺斯艾利斯大学合作者埃塞基尔·加普伦（Ezequiel Gapuren）、伊格纳西奥·桑切斯（Ignacio Sanchez）和迭戈·费雷罗（Diego Ferreiro）在一项最新研究中借用这一表述，提出结构蛋白“宇宙”中同样存在一类“缺失能量”，其来源与蛋白质形态与功能之间的张力有关。

该研究论文已发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences，PNAS）。

研究团队指出，蛋白质由长链氨基酸构成，可折叠成复杂多样的三维结构。由于氨基酸具有不同化学性质，彼此之间会产生吸引或排斥等相互作用，使蛋白质在折叠过程中倾向于进入低能态，以减少不同作用力之间的冲突。蛋白质从未折叠状态到天然结构的能量变化，被研究者称为其“物理能量”，并被认为是引导蛋白质形成天然结构的重要因素。

不过，研究强调，蛋白质的功能并不完全由“最省能”的折叠过程决定。蛋白质功能可覆盖配体结合、催化反应等多种类型，而这些功能往往依赖蛋白质内部特定的功能位点。相关位点需要形成完成任务所必需的局部构型，但这种构型并不一定有利于蛋白质整体向最低能量状态折叠。

研究以离子结合为例称，某些结合位点可能需要将化学性质相互冲突的氨基酸置于邻近位置，以形成可执行结合任务的结构。这类安排会在蛋白质折叠趋向低能态时造成阻碍，形成能量上的“挫折”。

围绕这些挫折区域，沃利内斯团队将不同生物中具有相应功能的相关蛋白质氨基酸序列进行比较，计算所谓“进化能量”。研究者表示，物理能量基于蛋白质折叠后的结构特征，而进化能量则基于为实现特定功能而形成的氨基酸序列分布。

沃利内斯在论文相关表述中称，当研究人员比较物理能量与进化能量并计算二者差异时，发现功能性蛋白质体系中存在一部分无法由折叠物理学解释的“缺失能量”。研究团队借用天文学中的概念，将其称为蛋白质中的“暗能量”。

研究进一步指出，若蛋白质某个位点承担结合等活跃功能，其进化能量往往更高，与物理能量之间差异更明显，意味着维持该功能存在更高的能量成本；相对地，若位点不承担活跃功能，其进化能量更低，且更接近物理能量。研究者表示，通过绘制蛋白质上的“暗能量”分布，可观察不同位点的差异，类似交通地图呈现城市不同区域的拥堵程度。

沃利内斯表示，“暗能量”概念有助于拓展对蛋白质体系约束的理解，并可用于定量描述某一功能（如结合）在蛋白质进化中的重要性；在其表述中，暗能量可被视为任何蛋白质功能的能量代价，代价越高，功能的重要性越大。

此外，研究还提到，蛋白质能够自然折叠本身也是进化压力作用的结果：细胞产生的蛋白质通常可以自发折叠，而实验室中随机生成的氨基酸序列则往往不能。研究团队认为，“暗能量”为理解塑造蛋白质形态与功能的竞争性进化压力提供了新的观察视角。