在中国上古神话中,女娲是大地之母,是她仿照自身,抟土造人。如今,科学使人类能一窥造物天机,凭借科学知识和技能,造物不再是神话。
据美国科技瘾网站7月7日报道,一只来自哈佛大学的生物科学团队使用硅胶和小鼠心肌细胞,制造出一条活生生的黄貂鱼。它不仅有生命,还能自发在营养液中向着光源游动。
人造黄貂鱼其实也算半个机器人,大小和一枚硬币相当。研究人员首先用一小块硅胶制成黄貂鱼的外形,接着通过机器人形态学技术,使用少量黄金注入硅胶中形成黄貂鱼的骨骼框架。
为了使人造鱼具有活性,研究人员还使用小鼠心肌细胞。为了防止细胞直接接触金属后死亡,人造鱼的黄金骨骼外还需再铺上一层硅胶,之后再铺上活体细胞,会动的人造黄貂鱼就这么诞生了!
其中,硅胶由于具有高活性吸附能力,化学性质稳定,因此被选为制作黄貂鱼“肉身”的主要材料。然而,这种硅胶制成的鱼身在运动中会被活体细胞拉伸,若没有合适的骨骼系统支持,人造鱼将不能恢复原来形态。
通过科学计算,黄金的劲度系数正好符合需求,因此鱼骨就使用黄金作为材料,此外黄金的化学稳定性也在考虑之中。
试验使用的20万个小鼠心肌细胞也并非原始细胞,而是经过基因生物学技术的改造。科学家们切掉了原始基因链中不需要的基因片段,将需要的驱光性基因片段加入其中,然后重新培养细胞。
当细胞受到刺激时,自主收缩会使得人造鱼的鱼鳍向下移动,而黄金鱼骨架能够储存细胞收缩的能量,在释放时能够使鱼鳍向上移动。两相配合,细胞的放松与紧张就实现了鱼鳍的上下移动,前进或后退。
由于改造后的心肌细胞除了具备心脏肌肉那样的伸缩特性,还具有趋光性,因此,科学家能够通过光波脉冲来控制人造鱼的移动。测试发现,不对称光脉冲信号可以控制黄貂鱼的运动方向是左还是右,而不同频率的光脉冲信号则能控制鱼的游速。
哈佛大学生物工程学教授凯文·帕克是该项研究的团队负责人,他认为,人造黄貂鱼的成功让人们看到了细胞用作生物工程材料的可行性,通过学习自然生物,再利用反向工程技术,人们将能更好地理解生命与心脏的关系!