9月3日,来自漫威影业消息显示,被称为最幽默漫威电影的《蚁人2》上映10天票房已突破7亿元。漫威英雄都有超能力,刘硕和关昕蚁人也不例外,他能大小变化自如,还能够控制各类蚁群组成的“军团”。在第一部中,创造蚁人的汉克博士表示,前者是通过缩小原子直接的距离,而后者是通过一个
生物科技经常让科幻里的主人公们呼风唤雨——蜘蛛侠被基因“合集”的蜘蛛咬了一口、美国队长是因为注射了血清而成为超级战士、《第九区》中主人公因为感染外星病毒而变成虾人……这些奇思妙想,有的对于目前的生命科学研究来说“八字还没一撇”,而有的已经在“改变生活”的上。
如果拆解这个生物电信号传递的过程,就可以发现,这是一个将人类神经元电信号捕捉、转换、传递并接收的过程,而在这个过程中人类要像了解程序的底层源代码一样了解神经元所传递的电脉冲的含义。然而,在神经领域中,这个工作才揭开了一个小角。
如果以电脑系统的上亿行代码作为总数,人们对神经科学了解的部分可能不及亿分之一。在科学家对斑马鱼脑中的10万个神经元研究了数年后,日前有国内专家表示,将在2020年完成斑马鱼神经元图谱的绘制工作。相比之下,人类大脑的神经元要复杂数倍,其绘制工作目前预估还需要几十年时间。
与全局同步推进的研究工作还包括不同神经环发送信号的意义。例如,战斗—逃跑的指令是如何发出的,生命科学研究所曹鹏团队通过光遗传学等多种技术手段,在小鼠视觉中枢上丘中鉴定出一条以小清蛋白为生物标记物的兴奋性神经环,能把预警信息间接传送给恐惧中枢杏仁核。直接刺激该神经环,动物做出的相关反应与受到生命时一致。
另一个可能实现的思,或许是生物细胞本身的“逆应用”。生命体中存在可以将声波、光信号等进行转换的“生命仪器”,如果将机理参透,进行逆向利用,或许可以在不了解神经元电信号含义的情况下,进行获得和传递。
例如,在听觉方面,将声波转换为电信号的细胞是“毛细胞”。有科学家利用单个毛细胞为“零部件”创造了一个机电转换器,用极细的玻璃纤维模仿声波推动静纤毛,毛细胞就会产生电位变化。而如果将该装置反其道而行之,很可能将以一系列电位变化形式存在的神经信号转换为机械震动,进而利用。然而,目前科学家还不能完全该细胞内部的机理,仍需进一步的基础研究以实现对其利用。
总而言之,人们现在对神经科学知之甚少,脑电波仍处于捕捉和再现的基础研究阶段,还没有到转换状态和利用,更谈不上用脑电波进行动物行为控制的应用研究。
生物技术中最令人着迷也是最受争议的部分,应该是“创生”。《圣经》创世纪中记载,分别在第5天、第6天创造生命。而在《侏罗纪公园》中,科学家则是利用凝结在琥珀中的史前蚊子体内的恐龙血液,将已6500万年的恐龙复生。
干细胞是生命发育的原点,每个生命个体均从没有分化的干细胞开始生命旅程,可谓“创生”必备品。此前胚胎只能由胚胎干细胞发育获得,直到2006年日本学者山中弥伸发表论文报道了小鼠体细胞能够产生干细胞的研究。他于2012年因该项研究获得诺贝尔生理或医学。
2009年,我国学者中国科学院动物所周琪利用四倍体胚胎技术培育出27个来自于体细胞的性多能干细胞(IPS)的活体小鼠,最终证明了体细胞经过“重编程”能够获得干细胞。这为《侏罗纪公园》中蚊子中含有的恐龙血液细胞变为干细胞提供了微小的可能性。
2008年,大学教授邓宏魁以几万种小化合物为基础,进行大规模筛选,最终证明并不需要日本学者的转基因手段,就可以用小处理体细胞,得到IPS细胞,这使得获得干细胞的方法出现极简风格。这类研究近年也在突飞猛进,以致于后来有报道相关研究时表示,将体细胞在两种溶液中“蘸蘸”“洗澡”就能获得干细胞。
从琥珀中死去的血液细胞是否能获得干细胞至今没有人尝试过,不过其中的某些步骤已经打通;而随着大鼠等复杂研究的逐步深入,从IPS细胞到活体生物的可能性也获得了大幅提升,尽管人们对恐龙的生物学特性知之甚少,但在对濒危的上,相信生物科技能发挥越来越重要的作用。
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