科幻大片里主人公 呼風(fēng)喚雨，現(xiàn)實(shí)中呢?
9月3日，來自漫威影業(yè)官方消息顯示，被稱為最幽默漫威電影的《蟻人2》上映10天票房已突破7億元。漫威英雄都有超能力，蟻人也不例外，他能大小變化自如，還能夠控制各類蟻群組成的“軍團(tuán)”。在第一部中，創(chuàng)造蟻人的漢克博士表示，前者是通過縮小原子直接的距離，而后者是通過一個(gè)小巧的夾耳裝置，將大腦所思所想轉(zhuǎn)為電磁波，直接指揮螞蟻的嗅覺神經(jīng)中樞以達(dá)到控制的目的。
生物科技經(jīng)常讓科幻大片里的主人公們呼風(fēng)喚雨——蜘蛛俠被基因“合集”的蜘蛛咬了一口、美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)是因?yàn)樽⑸淞搜宥蔀槌?jí)戰(zhàn)士、《第九區(qū)》中主人公因?yàn)楦腥就庑遣《径兂晌r人……這些奇思妙想，有的對(duì)于目前的生命科學(xué)研究來說“八字還沒一撇”，而有的已經(jīng)在“改變生活”的路上。
蟻人2
電影場(chǎng)景：意念控制軍團(tuán) 科研現(xiàn)實(shí)：神經(jīng)信號(hào)復(fù)雜電磁波協(xié)載難
一個(gè)小巧的夾耳裝置究竟能不能傳遞人的思想，并控制成千上百螞蟻軍團(tuán)的行動(dòng)呢?
如果拆解這個(gè)生物電信號(hào)傳遞的過程，就可以發(fā)現(xiàn)，這是一個(gè)將人類神經(jīng)元電信號(hào)捕捉、轉(zhuǎn)換、傳遞并接收的過程，而在這個(gè)過程中人類要像了解程序的底層源代碼一樣了解神經(jīng)元所傳遞的電脈沖的含義。然而，在神經(jīng)領(lǐng)域中，這個(gè)工作才揭開了一個(gè)小角。
目前對(duì)神經(jīng)科學(xué)所知甚少
如果以電腦系統(tǒng)的上億行代碼作為總數(shù)，人們對(duì)神經(jīng)科學(xué)了解的部分可能不及億分之一。在科學(xué)家對(duì)斑馬魚腦中的10萬個(gè)神經(jīng)元研究了數(shù)年后，日前有國(guó)內(nèi)專家表示，將在2020年完成斑馬魚神經(jīng)元圖譜的繪制工作。相比之下，人類大腦的神經(jīng)元要復(fù)雜數(shù)倍，其繪制工作目前預(yù)估還需要幾十年時(shí)間。
與全局同步推進(jìn)的研究工作還包括不同神經(jīng)環(huán)路發(fā)送信號(hào)的意義。例如，戰(zhàn)斗—逃跑的指令是如何發(fā)出的，北京生命科學(xué)研究所曹鵬團(tuán)隊(duì)通過光遺傳學(xué)等多種技術(shù)手段，在小鼠視覺中樞上丘中鑒定出一條以小清蛋白為生物標(biāo)記物的興奮性神經(jīng)環(huán)路，能把預(yù)警信息間接傳送給恐懼中樞杏仁核。直接刺激該神經(jīng)環(huán)路，動(dòng)物做出的相關(guān)反應(yīng)與受到生命威脅時(shí)一致。
意念傳遞載體難尋
“《蟻人2》中將神經(jīng)元中傳遞的信號(hào)提取并傳遞，可能是可以實(shí)現(xiàn)的，但傳遞介質(zhì)還有待商榷。”中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員路中華表示，“現(xiàn)階段電磁波還沒有達(dá)到擁有能將自己協(xié)載的復(fù)雜信息準(zhǔn)確傳遞給目標(biāo)神經(jīng)元的能力。”
有形的介質(zhì)或許比電影中的電磁波更可能成為傳遞載體的“首選”。可以將其形象地理解為有線電話與手機(jī)載波能力的差別。有線電話實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸更精準(zhǔn)、更容易，而手機(jī)在復(fù)雜的區(qū)域、地形中的解碼能力還非常薄弱，例如，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)噪音，且聲波的種類相對(duì)簡(jiǎn)單，腦電信號(hào)則復(fù)雜得多。
細(xì)胞“逆應(yīng)用”仍需機(jī)理探索
另一個(gè)可能實(shí)現(xiàn)的思路，或許是生物細(xì)胞本身的“逆應(yīng)用”。生命體中存在可以將聲波、光信號(hào)等進(jìn)行轉(zhuǎn)換的“生命儀器”，如果將機(jī)理參透，進(jìn)行逆向利用，或許可以在不了解神經(jīng)元電信號(hào)含義的情況下，進(jìn)行獲得和傳遞。
例如，在聽覺方面，將聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的細(xì)胞是“毛細(xì)胞”。有科學(xué)家利用單個(gè)毛細(xì)胞為“零部件”創(chuàng)造了一個(gè)機(jī)電轉(zhuǎn)換器，用極細(xì)的玻璃纖維模仿聲波推動(dòng)靜纖毛，毛細(xì)胞就會(huì)產(chǎn)生電位變化。而如果將該裝置反其道而行之，很可能將以一系列電位變化形式存在的神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械震動(dòng)，進(jìn)而傳播利用。然而，目前科學(xué)家還不能完全揭示該細(xì)胞內(nèi)部的分子機(jī)理，仍需進(jìn)一步的基礎(chǔ)研究以實(shí)現(xiàn)對(duì)其利用。
總而言之，人們現(xiàn)在對(duì)神經(jīng)科學(xué)知之甚少，腦電波仍處于捕捉和再現(xiàn)的基礎(chǔ)研究階段，還沒有到轉(zhuǎn)換狀態(tài)和傳播利用，更談不上用腦電波進(jìn)行動(dòng)物行為控制的應(yīng)用研究。
美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)
電影場(chǎng)景：20秒變強(qiáng)壯 科研現(xiàn)實(shí)：血清雖好卻不能亂用
和蟻人相比，復(fù)仇者聯(lián)盟中的當(dāng)家小生美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)就接地氣了許多。美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)原本是位叫史蒂夫·羅杰斯的普通年輕人，二戰(zhàn)爆發(fā)，他想?yún)④娦l(wèi)國(guó)。無奈他瘦弱矮小，只有90磅(81.6斤)，屢次造假仍未被選上。在一位項(xiàng)目首席科學(xué)家的幫助下，他先被注射超級(jí)士兵血清、再經(jīng)不知名儀器電擊后，在幾十秒內(nèi)變高長(zhǎng)壯，速度、力量、耐力瞬間提升，被稱為美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)。
這部作品中的血清就像《大力水手》里的菠菜，只不過這是一罐“永久牌”血清型“菠菜”。資料顯示，血清提供基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和各種生長(zhǎng)因子等。其中類固醇類激素對(duì)于身體變化的影響早被世人所知，人們將促進(jìn)肌肉生長(zhǎng)的神秘藥物統(tǒng)稱為“類固醇”。在競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中，總有一些希望獲得獎(jiǎng)牌的運(yùn)動(dòng)員，嘗試此類產(chǎn)品以提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。
類固醇之所以能夠控制身體生命活動(dòng)，是因?yàn)樗苯佑绊懞藘?nèi)基因的表達(dá)僅需三步。細(xì)胞膜主要成分是磷脂，而類固醇激素的分子質(zhì)量較小且是脂溶性的，穿透細(xì)胞膜的“第一步”如入無人之境。第二步，“借殼入核”，它與細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)形成激素—受體復(fù)合物，通過Ca2+通道進(jìn)入核內(nèi)。第三步，組裝后“吸附”于染色質(zhì)，控制DNA轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而誘導(dǎo)或減少某些蛋白質(zhì)的合成，影響機(jī)體變化。在這三步中，一個(gè)激素分子可生成幾千個(gè)蛋白質(zhì)分子，從而實(shí)現(xiàn)激素的放大功能。
相關(guān)資料顯示，一些運(yùn)動(dòng)員也通過血液回輸技術(shù)來提高比賽成績(jī)以逃避檢測(cè)，但這一方法不僅會(huì)導(dǎo)致血液黏度過高，而且對(duì)使用者的循環(huán)系統(tǒng)有極大損害。
侏羅紀(jì)公園
電影場(chǎng)景：蚊血孵出大恐龍 科研現(xiàn)實(shí)：再造生命得先獲干細(xì)胞
生物技術(shù)中最令人著迷也是最受爭(zhēng)議的部分，應(yīng)該是“創(chuàng)生”?！妒ソ?jīng)》創(chuàng)世紀(jì)中記載，上帝分別在第5天、第6天創(chuàng)造生命。而在《侏羅紀(jì)公園》中，科學(xué)家則是利用凝結(jié)在琥珀中的史前蚊子體內(nèi)的恐龍血液，將已滅絕6500萬年的恐龍復(fù)生。
干細(xì)胞是生命發(fā)育的原點(diǎn)，每個(gè)生命個(gè)體均從沒有分化的干細(xì)胞開始生命旅程，可謂“創(chuàng)生”必備品。此前胚胎只能由胚胎干細(xì)胞發(fā)育獲得，直到2006年日本學(xué)者山中彌伸發(fā)表論文報(bào)道了小鼠體細(xì)胞誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生干細(xì)胞的研究。他于2012年因該項(xiàng)研究獲得諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
2009年，我國(guó)學(xué)者中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物所周琪利用四倍體胚胎技術(shù)培育出27個(gè)來自于體細(xì)胞誘導(dǎo)的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(IPS)的活體小鼠，最終證明了體細(xì)胞經(jīng)過“重編程”能夠獲得干細(xì)胞。這為《侏羅紀(jì)公園》中蚊子中含有的恐龍血液細(xì)胞變?yōu)楦杉?xì)胞提供了微小的可能性。
2008年，北京大學(xué)教授鄧宏魁以幾萬種小分子化合物為基礎(chǔ)，進(jìn)行大規(guī)模篩選，最終證明并不需要日本學(xué)者的轉(zhuǎn)基因手段，就可以用小分子處理體細(xì)胞，得到IPS細(xì)胞，這使得獲得干細(xì)胞的方法出現(xiàn)極簡(jiǎn)風(fēng)格。這類研究近年也在突飛猛進(jìn)，以致于后來有媒體報(bào)道相關(guān)研究時(shí)表示，將體細(xì)胞在兩種溶液中“蘸蘸”“洗澡”就能獲得干細(xì)胞。
從琥珀中死去的血液細(xì)胞是否能獲得干細(xì)胞至今沒有人嘗試過，不過其中的某些步驟已經(jīng)打通;而隨著大鼠等復(fù)雜物種研究的逐步深入，從IPS細(xì)胞到活體生物的可能性也獲得了大幅提升，盡管人們對(duì)恐龍的生物學(xué)特性知之甚少，但在對(duì)瀕危物種的保護(hù)上，相信生物科技能發(fā)揮越來越重要的作用。(記者 張佳星)
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