科技博览：动物的“超能力”

　　新华网消息：英国《新科学家》周刊文章 — 动物的超能力

　　原文提要重新长出肢体、长时间抑制呼吸、具备天然的夜视力、抵抗辐射、无须睡眠……动物们经常在做这些事情，那么我们人类为什么不可以呢？只要吃几粒药丸或是进行一次新奇的手术，我们就能做到这些。

　　1、追踪气味

　　想像一下吧，只要在地上嗅一嗅，就能知道一个朋友是否刚刚经过。犬类能做到这一点，那么人类为什么不可以呢？当然我们必须承认，在这方面犬类具有某种优势，因为它们的嗅觉感受器是人类的20—40倍。那么我们能否拥有一个更好的鼻子呢？

　　佛罗里达州立大学的德布拉·法杜尔认为，人类能够做到这一点，她发现了使人类的嗅觉像狗或者狼一样灵敏的办法。法杜尔找到了一种名为Kv1．3的基因，这种基因能帮助我们做到这一点。法杜尔将老鼠体内的这种基因去掉，使老鼠对气味的敏感度增加了1000—10000倍。

　　人类也拥有Kv1．3基因，在理论上，可以用某种药物隔离这种基因，甚至有一天还可以使用基因疗法选择性地去掉这种基因。

　　法杜尔说：“这可以作为一种使得那些丧失嗅觉能力的人恢复嗅觉的潜在办法，也可以用这种方法让那些职业品尝师获得更出色的嗅觉。”

　　耶鲁大学医学院的马赛厄斯·拉什卡说，不要低估人类鼻子天生的能力。只要稍微训练一下，我们分辨气味的能力就能得到巨大改善。他说：“在法国，做一名香水师需要接受7年的培训，通过这种培训，一名香水师能分辨600种基本成分，关键是要反复地接触这些气味，并在每次判断后得到正确的反馈。”拉什卡还说：“只需要进行几天的训练，我们就能辨别出家人和朋友的体味。”

　　2、偷听超声波

　　即使我们不能破解蝙蝠的高频鸣叫的含义，但如果能听见它们之间的对话，或者能像猫头鹰一样擅长确认极微弱声音的来源，那岂不也是一件很迷人的事情？

　　人类的听力局限于一个有限的频率范围之内，因为我们对声音做出反应的毛细胞位于内耳深处，并且由于我们的外耳的独特形态，我们不擅长于确定声音发生的确切方向。但情况完全可以不是这样。只要将技术和手术结合起来，我们的听力就可以像蝙蝠和猫头鹰一样好。市场上销售的听觉植入体与我们的听觉神经或者是脑干直接相连，它们能使我们的耳朵听到一系列全新的声音。但我们的大脑是否能够理解蝙蝠发出的超声信号则是另一回事。洛杉矶豪斯耳研究所的罗伯特·香农说：“当然，听到这些声音的孩子在成长过程中能够逐渐理解这些声音的意义。”香农在2004年进行了首例脑干植入体手术。

　　至于确定声源的能力，人类已经拥有了初始形态的回声定位功能。香农说：“我们并不像蝙蝠或海豚一样发出声音。但我们确实利用了从环境反射回来的声音来确定物体的位置。”

　　肯塔基州霍伊泽尔听力研究所的弗雷德·怀特曼说：“只要对我们的外耳形态进行一点点修补，就可以大幅度提高我们的回声定位能力。”他从猫头鹰身上获得了灵感。猫头鹰耳朵周围的羽毛增强了它们的方向敏感性，帮助猫头鹰确定声音的来源。在实验中，那些用蜡暂时改变了外耳形态的人经过几周的适应，他们的大脑已经能够对他们听力的变化做出正确的调整，这表明人类的大脑可以对各种变化做出灵活的反应。

　　3、断肢再生

　　如果你砍断蝾螈的一条腿，在24小时内，它的腿断面上就会生长出一层干细胞。一开始长出的是它的脚趾，接着是神经、肌肉和骨骼，它们都会在各自恰当的位置长好。3个月后，新腿就已完全长好，可以发挥正常机能了。但对遭受了类似外伤的人类而言，就不会有这么好的结果了。那么，蝾螈何以如此特殊呢？

　　答案是：蝾螈的成年细胞能通过某种方式回复到干细胞状态，而这种状态通常只存在于胚胎中。干细胞中激活的特殊基因决定了胚胎的成长模式。我们人类还远不能模仿蝾螈，但有些科学家认为，让人类再生某些器官还是可能的。

　　麻省理工学院的扬尼斯·扬纳斯将胶原等材料混合，并同生长中的细胞融合制成具有生物活性的“骨架”，再用这种“骨架”“刺激”人类细胞回复到发育的初级阶段（尽管还到不了干细胞状态），从而再生出器官来。我们的皮肤现在就按照这种方式再生，人类和动物的四肢和面部的受损神经也具有这种再生能力。扬纳斯称，这种生物活性“骨架”很可能也可以用于再生其他器官。它不需要在创面激活干细胞，从而避免了如何让成熟体细胞回复到干细胞形态这一悬而未决的难题。不过，科学家仍希望找到让成熟细胞发挥干细胞作用的途径，但这看来还是遥不可及的梦想。费城威斯塔研究所的研究人员偶然发现，一种老鼠能够再生心脏组织。不过，是什么基因让这种老鼠有如此神奇的再生能力仍不得而知。在不久的将来，生物活性“骨架”似乎仍是大多数哺乳动物拥有像蝾螈那样的再生能力的最佳途径。

　　4、自主避孕

　　避孕药会改变女性的激素，并带来长粉刺等令人生厌的副作用。那有什么方法能让女性利用自己的生化机能阻止意外受孕继续发展呢？

　　不用说鱼、鸟和昆虫，许多哺乳动物实际上都能做到这一点，但做得最好的哺乳动物还要数有袋类动物。如果天气特别糟糕、食物短缺或者某种危险的疾病正在流行，塔马尔沙袋鼠就会暂停受精卵的发育，直到生存环境改善为止。沙袋鼠的胚胎会转入滞育状态，即延缓胚胎活性。澳大利亚墨尔本大学的杰夫·肖称，如果能搞清楚沙袋鼠发育停滞的原因，我们或许也能赋予女性同样的能力。

　　弄清滞育的机理不仅有利于避孕。心脏细胞和脑细胞等通常不会分裂，因此我们可以视之为处于一种滞育形态。如果我们能在心脏病或中风后唤醒这些细胞，它们就能用于修复受损的组织。反之，让某些细胞转入滞育状态也不无好处。杰夫·肖说：“为什么不让癌细胞进入滞育呢？”

　　5、潜水，潜水，潜水

　　那是挑战人类极限的精彩表演。2005年6月30日，帕特里克·穆西姆未借助呼吸装置潜入红海海底209米处，打破了自由潜水的世界纪录。

　　不过这个纪录在威德尔海豹面前就相形见绌了，这种海豹在猎食的时候能潜到水下600米。一个人屏住一口气最长可坚持7分钟左右，而威德尔海豹却能坚持30分钟。人类能做到这一点吗？

　　如果对海豹的生理学研究按计划进行，或许能做到。在深潜水时，威德尔海豹的血液大部分流向中枢神经系统和大脑，这些部位得不到持续供氧是无法存活的。这些海豹令人惊奇之处在于，尽管供血不足，它们的肌肉细胞却能安然无恙地存活。这是因为这些细胞中的肌红蛋白含量很高，而肌红蛋白是一种比较有效的存储氧气的类似血红蛋白的物质，这使它们能在血液中可用氧含量下降时靠存储的氧气维持生命。

　　达拉斯得克萨斯大学西南医学中心的沙恩·卡那托斯希望能将同样的能力赋予人类。他研究了小海豹的生长发育，以弄清成年海豹是如何获得这种令人吃惊的能力的，小海豹出生时的肌红蛋白水平相对较低。他有可能通过研究发现一种借助药物或基因疗法提高人体肌肉中肌红蛋白含量的方法。

　　海豹不是唯一能在身体组织缺氧的情况下维持生命的动物。在暗礁上搁浅的金钱鲨离水后能生存数小时，它们看上去已经昏迷，如果受到刺激它们就会扭动着身躯苏醒过来。澳大利亚昆士兰格里菲斯大学戈尔德科斯特校区的吉利恩·伦肖正在寻找在这些生物体内含氧量下降时被激活的那些基因。

　　伦肖说：“如果我们掌握了一些这样的基因，我们就可能激活它们。”或者这些基因所显示的蛋白质能够被确定，并注射到人体内。如果这种类似方法被证明成功，它们将有助于中风病人或分娩时缺氧的婴儿，防止心脑损伤。

　　6、辐射？让它来吧！

　　微生物学家发现，一罐经过放射线灭菌的肉发生了变质，在调查原因时，他们发现了一种名叫Dein的细菌。进一步的研究表明，这种细菌对放射线的耐受性是人类的几千倍。这种细菌之所以具备这种能力，是因为它修复放射线所造成损害的能力超强。

　　放射线破坏DNA的方式是将其破碎成多个片段，当Dein的基因受到损伤后，它的修复基因便被激活，将受损DNA恢复到其原来的状态或者将受损DNA完全清除，用新的DNA加以替代。如果要模仿Dein的这种方法，我们就必须理解它能如此好地修复其受损DNA的原理。

　　巴黎勒内德卡尔特大学的米罗斯拉夫·拉德曼和他的同事们找到了其中的奥秘。他们发现，这种细菌的工作原理与实验室用来复制DNA的机器有些相似。在这种细菌内部，酶附着在破碎的DNA片段上，并对这些DNA片段进行复制，然后将这些破碎的片段结合到一起，组成受损前DNA的完整序列。虽然人体也可以在有限的程度上做到这一点，但Dein能在大得多的规模上修复它的DNA，并能应对数量庞大的DNA片段，这是人体做不到的。

　　路易斯安那州立大学的微生物学家约翰·巴蒂斯塔说，将Dein修复其DNA的酶用于修复人类DNA的想法并非过于不现实，但要让细菌的基因在人体内发挥作用很可能是一件棘手的工作。开始的时候，由于涉及许多种酶，在婴儿诞生前就必须对卵子和精子的基因进行大规模的改良。这种情况不可能在成人身上出现。

　　7、没用的人才睡觉

　　不管你是一个金融交易商，还是一个忙于应付考试的学生，或者只是参加聚会，都会抱怨时间不够用。但假如我们可以一直保持精力旺盛，而不用每天晚上浪费8小时睡觉，那又会怎么样呢？有些候鸟能几个月几乎不睡觉，而小海豚出生后的一个月，它们和父母根本不睡觉。我们是否可以通宵不睡呢？

　　加利福尼亚大学的科学家对缺少睡眠的海豚和虎鲸进行了神经化学方面的研究。这些动物连续几周不睡的能力表明，人类可能“拥有尚未开发的不需睡眠的生理潜能”。

　　候鸟的行为也说明了类似可能性的存在。俄亥俄州立鲍灵格林大学的弗纳·宾曼说，如果能找到一种药物来刺激人脑中与鸟脑中帮助其忍受睡眠缺乏的相同区域，那么“人类就能够每天活动20小时而不只是12或14小时”。他研究了斯温森画眉的行为，这种鸟从加拿大的森林迁徙5000公里之遥到达秘鲁，其迁徙时的睡眠时间从正常的每晚10到12小时减少到2．5小时。

　　这些鸟类通过两种方式进行调整。首先，它们醒着时多半呈现出类似睡眠的行为，比方打瞌睡。它们还喜欢“单半球睡眠”，只睁一只眼，让左右脑轮流休息，同时继续向目的地飞行。其次，它们大脑的化学物质已经适应了长期靠这种方式休息来保持正常工作。目前人们对这种化学物质了解得还很不够，但是它可能最终会导致刺激缺乏睡眠的大脑的药物问世。

　　宾曼同时还说，画眉的行为给需要不睡觉的人提供了一点启示。在迁徙期间，这种鸟白天打10到20秒的短瞌睡。宾曼正尝试算出适于人类的最佳短瞌睡时间。

　　8、夜视

　　可能你的视力达到了20／20，但还是看不到动物们轻易就能看到的很多东西。鹰在很远的地方就能发现猎物，而金鱼以及某些蝴蝶则能够看到紫外线。虽然可能需要侵入性手术，但对人眼进行处理使其获得这些能力是可能的。

　　伦敦市立大学的视觉学家罗恩·道格拉斯说，令人振奋的是，所有这些能力实际上都是存在的。他说，最容易获得的能力就是使我们能看到的光波频率范围扩大。视网膜上的感光细胞携带一种叫做视蛋白的光敏蛋白。不同感光细胞的视蛋白中氨基酸序列的细微差别决定了它们吸收的光波长度。我们需要做的就是向感光细胞中植入一种基因，使视蛋白能够感知我们想要看到的波长。道格拉斯说：“我们知道其它动物的视蛋白氨基酸序列，因此可以从它们（如金鱼）体内合成所需的基因并植入我们的眼睛。”

　　鹰在很远的距离外就能够发现猎物，因为它们用来分辨细节的视锥细胞是紧贴在视网膜上的。提高人眼分辨率的一个办法就是使视网膜携带更多视锥细胞。但这可能需要一个相当难受的增大眼球的过程。 （完）

　　来源：综合