科幻大片里主人公 呼風(fēng)喚雨，現實(shí)中呢?
9月3日，來(lái)自漫威影業(yè)官方消息顯示，被稱(chēng)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(lèi)蟻群組成的“軍團”。在第一部中，創(chuàng )造蟻人的漢克博士表示，前者是通過(guò)縮小原子直接的距離，而后者是通過(guò)一個(gè)小巧的夾耳裝置，將大腦所思所想轉為電磁波，直接指揮螞蟻的嗅覺(jué)神經(jīng)中樞以達到控制的目的。
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、美國隊長(cháng)是因為注射了血清而成為超級戰士、《第九區》中主人公因為感染外星病毒而變成蝦人……這些奇思妙想，有的對于目前的生命科學(xué)研究來(lái)說(shuō)“八字還沒(méi)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 科研現實(shí)：神經(jīng)信號復雜電磁波協(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的行動(dòng)呢?
如果拆解這個(gè)生物電信號傳遞的過(guò)程，就可以發(fā)現，這是一個(gè)將人類(lèi)神經(jīng)元電信號捕捉、轉換、傳遞并接收的過(guò)程，而在這個(gè)過(guò)程中人類(lèi)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(kāi)了一個(gè)小角。
目前對神經(jīng)科學(xué)所知甚少
如果以電腦系統的上億行代碼作為總數，人們對神經(jīng)科學(xué)了解的部分可能不及億分之一。在科學(xué)家對斑馬魚(yú)腦中的10萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元研究了數年后，日前有國內專(zhuān)家表示，將在2020年完成斑馬魚(yú)神經(jīng)元圖譜的繪制工作。相比之下，人類(lèi)大腦的神經(jīng)元要復雜數倍，其繪制工作目前預估還需要幾十年時(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)送信號的意義。例如，戰斗—逃跑的指令是如何發(fā)出的，北京生命科學(xué)研究所曹鵬團隊通過(guò)光遺傳學(xué)等多種技術(shù)手段，在小鼠視覺(jué)中樞上丘中鑒定出一條以小清蛋白為生物標記物的興奮性神經(jīng)環(huán)路，能把預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)元中傳遞的信號提取并傳遞，可能是可以實(shí)現的，但傳遞介質(zhì)還有待商榷。”中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員路中華表示，“現階段電磁波還沒(méi)有達到擁有能將自己協(xié)載的復雜信息準確傳遞給目標神經(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”?？梢詫⑵湫蜗蟮乩斫鉃橛芯€(xiàn)電話(huà)與手機載波能力的差別。有線(xiàn)電話(huà)實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)的數據傳輸更精準、更容易，而手機在復雜的區域、地形中的解碼能力還非常薄弱，例如，會(huì )經(jīng)常出現噪音，且聲波的種類(lèi)相對簡(jiǎn)單，腦電信號則復雜得多。
細胞“逆應用”仍需機理探索
另一個(gè)可能實(shí)現的思路，或許是生物細胞本身的“逆應用”。生命體中存在可以將聲波、光信號等進(jìn)行轉換的“生命儀器”，如果將機理參透，進(jìn)行逆向利用，或許可以在不了解神經(jīng)元電信號含義的情況下，進(jìn)行獲得和傳遞。
例如，在聽(tīng)覺(jué)方面，將聲波轉換為電信號的細胞是“毛細胞”。有科學(xué)家利用單個(gè)毛細胞為“零部件”創(chuàng )造了一個(gè)機電轉換器，用極細的玻璃纖維模仿聲波推動(dòng)靜纖毛，毛細胞就會(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)信號轉換為機械震動(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胞內部的分子機理，仍需進(jìn)一步的基礎研究以實(shí)現對其利用。
總而言之，人們現在對神經(jīng)科學(xué)知之甚少，腦電波仍處于捕捉和再現的基礎研究階段，還沒(méi)有到轉換狀態(tài)和傳播利用，更談不上用腦電波進(jìn)行動(dòng)物行為控制的應用研究。
美國隊長(cháng)
電影場(chǎng)景：20秒變強壯 科研現實(shí)：血清雖好卻不能亂用
和蟻人相比，復仇者聯(lián)盟中的當家小生美國隊長(cháng)就接地氣了許多。美國隊長(cháng)原本是位叫史蒂夫·羅杰斯的普通年輕人，二戰爆發(fā)，他想參軍衛國。無(wú)奈他瘦弱矮小，只有90磅(81.6斤)，屢次造假仍未被選上。在一位項目首席科學(xué)家的幫助下，他先被注射超級士兵血清、再經(jīng)不知名儀器電擊后，在幾十秒內變高長(cháng)壯，速度、力量、耐力瞬間提升，被稱(chēng)為美國隊長(cháng)。
這部作品中的血清就像《大力水手》里的菠菜，只不過(guò)這是一罐“永久牌”血清型“菠菜”。資料顯示，血清提供基本營(yíng)養物質(zhì)、激素和各種生長(cháng)因子等。其中類(lèi)固醇類(lèi)激素對于身體變化的影響早被世人所知，人們將促進(jìn)肌肉生長(cháng)的神秘藥物統稱(chēng)為“類(lèi)固醇”。在競技運動(dòng)中，總有一些希望獲得獎牌的運動(dòng)員，嘗試此類(lèi)產(chǎn)品以提高運動(dòng)成績(jì)。
類(lèi)固醇之所以能夠控制身體生命活動(dòng)，是因為它直接影響核內基因的表達僅需三步。細胞膜主要成分是磷脂，而類(lèi)固醇激素的分子質(zhì)量較小且是脂溶性的，穿透細胞膜的“第一步”如入無(wú)人之境。第二步，“借殼入核”，它與細胞質(zhì)中的物質(zhì)形成激素—受體復合物，通過(guò)Ca2+通道進(jìn)入核內。第三步，組裝后“吸附”于染色質(zhì)，控制DNA轉錄，進(jìn)而誘導或減少某些蛋白質(zhì)的合成，影響機體變化。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)現激素的放大功能。
相關(guān)資料顯示，一些運動(dòng)員也通過(guò)血液回輸技術(shù)來(lái)提高比賽成績(jì)以逃避檢測，但這一方法不僅會(huì )導致血液黏度過(guò)高，而且對使用者的循環(huán)系統有極大損害。
侏羅紀公園
電影場(chǎng)景：蚊血孵出大恐龍 科研現實(shí)：再造生命得先獲干細胞
生物技術(shù)中最令人著(zhù)迷也是最受爭議的部分，應該是“創(chuàng )生”?！妒ソ?jīng)》創(chuàng )世紀中記載，上帝分別在第5天、第6天創(chuàng )造生命。而在《侏羅紀公園》中，科學(xué)家則是利用凝結在琥珀中的史前蚊子體內的恐龍血液，將已滅絕6500萬(wàn)年的恐龍復生。
干細胞是生命發(fā)育的原點(diǎn)，每個(gè)生命個(gè)體均從沒(méi)有分化的干細胞開(kāi)始生命旅程，可謂“創(chuàng )生”必備品。此前胚胎只能由胚胎干細胞發(fā)育獲得，直到2006年日本學(xué)者山中彌伸發(fā)表論文報道了小鼠體細胞誘導能夠產(chǎn)生干細胞的研究。他于2012年因該項研究獲得諾貝爾生理或醫學(xué)獎。
2009年，我國學(xué)者中國科學(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(lái)自于體細胞誘導的誘導性多能干細胞(IPS)的活體小鼠，最終證明了體細胞經(jīng)過(guò)“重編程”能夠獲得干細胞。這為《侏羅紀公園》中蚊子中含有的恐龍血液細胞變?yōu)楦杉毎峁┝宋⑿〉目赡苄浴?/p>
2008年，北京大學(xué)教授鄧宏魁以幾萬(wàn)種小分子化合物為基礎，進(jìn)行大規模篩選，最終證明并不需要日本學(xué)者的轉基因手段，就可以用小分子處理體細胞，得到IPS細胞，這使得獲得干細胞的方法出現極簡(jiǎn)風(fēng)格。這類(lèi)研究近年也在突飛猛進(jìn)，以致于后來(lái)有媒體報道相關(guān)研究時(shí)表示，將體細胞在兩種溶液中“蘸蘸”“洗澡”就能獲得干細胞。
從琥珀中死去的血液細胞是否能獲得干細胞至今沒(méi)有人嘗試過(guò)，不過(guò)其中的某些步驟已經(jīng)打通;而隨著(zhù)大鼠等復雜物種研究的逐步深入，從IPS細胞到活體生物的可能性也獲得了大幅提升，盡管人們對恐龍的生物學(xué)特性知之甚少，但在對瀕危物種的保護上，相信生物科技能發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。(記者 張佳星)
