新一期英国《自然•生物技术》杂志刊登报告说,美国研究人员利用硅树脂和老鼠心肌细胞制造出了“人造水母”,它在电流的刺激下能够在水中像水母那样游动[1],这可能会引发关于“人造生命”的新讨论。
“人造水母”在电流的刺激下能够在水中像水母那样游动
美国研究人员利用硅树脂和老鼠心肌细胞制造出了“人造水母”
美国哈佛大学和加州理工学院的研究人员报告说,这个“人造水母”的外形像一朵八瓣花,八个“花瓣”都是由硅树脂制成,在它的中心是附着在薄膜上的老鼠心肌细胞。把它放入水中,每次通上电流,心肌细胞就会收缩,并带动八个“花瓣”向中间收缩运动,在电流消失后,硅树脂的弹性会使得它恢复原状。整个过程和自然界中水母的运动方式非常相似。
人造水母的具体研究过程如下:研究人员绘制了水母所有肌细胞内的亚细胞蛋白质网络排列图,研究了水母推进运动时的电生理引发过程和自身推进生物力学。在此基础上,他们在实验室培养了小鼠心肌细胞组织,运用数量分析法,把小鼠心肌细胞和水母肌肉的亚细胞、细胞及超细胞结构定量匹配,再结合硅酮树脂制造出“人造水母”,像真水母一样拥有8个手臂似的肢体。“人造水母”被放在一个盐水箱中,施加电流能模仿真水母通过肌肉收缩进行游泳。即使不加电流,肌肉细胞一开始也能自己收缩一点。
研究负责人基特•帕克认为,这项成果今后可用于测试心脏病药物,要看一种药物对心肌组织是否有效,可以先看看它在“人造水母”中的功效。研究人员说,接下来将尝试为“人造水母”增加一个“大脑”,使得它能够控制划水的角度和方向,更加接近真实的水母。
美国这项研究可能会引发新的关于“人造生命”的讨论。过去的一些“人造生命”走的是人工合成类似DNA物质的路子,而本次研究直接模拟出了一种生物,这样使用生物的细胞来制成“新生物”,可能会引发各种不同观点的争论。
之前,世界首个“人造生命”在美国诞生,研究人员培育出首个由人造基因组控制的能够自我复制的细菌细胞,希望运用此技术来加速疫苗生产,制造新的食品添加剂和化学替代物。现在人类的能力已经拓展到可以“操纵”自然界。不过这一科技突破也引来不少诟病,批评人士说人类怎能堪当“造物主”之职,而美国总统奥巴马也下令在下周举行听证会,讨论这一问题。
奥巴马已经敦促生物伦理委员会督察此事,“评估此研究将给医学、环境、安全等领域带来的任何潜在影响、利益和风险,并向联邦政府提出行动建议,保证美国能够在伦理道德的界限之内、以最小的风险获得此研究成果带来的利益”。
[1] Nawroth JC, Lee H, Feinberg AW, Ripplinger CM, McCain ML, Grosberg A, Dabiri JO, Parker KK. A tissue-engineered jellyfish with biomimetic propulsion. Nat Biotechnol. 2012