一、生命科學

1.神奇的基因

人類基因組計劃的最後一步

當全球16個實驗室通過電子郵件將最後一個比特的基因代碼傳輸到一個中央數據庫時,人類基因組計劃正式結束,人類基因組計劃13年漫漫探索路上的最後一步勝利走完。

人類基因組計劃(human genome project, HGP)與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃並稱為三大科學計劃。而人類基因組計劃更是被稱為生命科學的“登月計劃”,其難度可想而知。所幸的是,它的進展還算順利。此前,科學家至少兩次宣布過該計劃的完工,但推出的均不是全本,而是人類基因組草圖。這一次,科學家最新“殺青”的全本“生命之書”也隻覆蓋了人類基因組的99%。但與2000年最初宣布的人類基因組草圖相比,基因組全本填補了草圖中的許多漏洞,並作了不少修改。草圖每1萬個堿基中有一處錯誤,現在,這一錯誤率下降到了10萬分之一。

1984年,科學家們在美國猶他州一滑雪勝地聚會,探討如何識別日本廣島原子彈轟炸幸存者的基因突變。美國能源部顧問委員會在1987年的報告中敦促美國開始人類基因研究行動,並預見這一研究“在廣度和深度上都是非凡的”,“將最終為人提供一本人類之書”。1988年,美國一份聯邦報告批準了人類基因組計劃,1990年美國國會開始為計劃提供資助,該計劃正式啟動。

美國、英國、法蘭西共和國、德意誌聯邦共和國、日本和我國科學家共同參與了這一價值達30億美元的人類基因組計劃。

1999年,中國也加入了這一研究,承擔了1%的測序任務。

基因與生命密碼

基因組計劃的目標是:測出人體基因組中包含的30億個堿基對的排列順序;確定24對染色體上的基因分布;繪製一幅分子水平的人體解剖圖;把人體基因的全部遺傳信息輸入基因庫,幫助科學家掌握有關堿基對如何組成基因、每個基因的功能、它們如何相互影響以及控製人的生命過程。也就是說,要通過揭開組成人體10萬個基因的30億個堿基對的秘密,解碼生命、了解生命的起源、了解生命體生長發育的規律、認識種屬之間和個體之間存在差異的起因、認識疾病產生的機製以及長壽與衰老等生命現象、為疾病的診治提供科學依據。同時,在研究過程中公開所有發現。

科學家終於撰寫完了曾經被認為是不可能的人類生命之書。這本書包含著人類自身的許多秘密;包含著改造醫藥、了解疾病的關鍵;更包含著所有人對生命科學改造生活的殷切期望。

舉例來說,人類基因組計劃的完成幫助人們弄清了導致疾病的罪魁基因,這將使基因測試迅猛發展。以癌症為例,這種疾病通常需要數年時間才能形成,有效的測試能夠警告人們可能有患癌症的危險。基因測試也能幫助人們更好地了解自我。許多來自有某種家族疾病史家庭的人早就想弄清自己是否注定要得家族遺傳病。

當然,“過去的隻是序幕”,在“人類基因組計劃”結束之後,一個名為“基因組到生命”的新計劃已經開始。新的探索將把基因研究推進到生命的每一個層麵,例如,基因對於人種的作用,對於個性、行為的影響等等。目前,研究人員認為的一個最主要和最大的問題是,人到底需要多少條基因來完成生命的發育和成長。

而早在人類基因組全本完成之前,科學家就已經把目標轉移到基因功能鑒定和蛋白質研究等方麵。科學家認為,至少4000種基因與人類疾病的發生有直接關係,還有大量基因與疾病有千絲萬縷的聯係。但是,在確定致病基因之前,必須首先分析出基因組上數萬條有遺傳意義的基因的位置、結構和功能等。

還有1%無法測序

我們才剛剛認全基因這本大書的所有字母,更浩瀚的“故事”仍在人們的期待之中。已經完成的99%隻是對這本書的驚鴻一瞥,由於一些高深莫測的原因,人類基因組中有1%被證實是無法測序的。也許,這1%中,還蘊藏著生命的其它奧秘。這些奧秘不是那麼容易被揭開,像一位學者所說:“一提到自然,我們就會想到太陽、月亮和地球等眼睛能夠看到的東西。而繪製人體設計圖的則是不為我們眼睛所見的大自然的偉大威力。”

2.骨髓移植後性格也移植嗎

它讓絕症不再絕

隨著醫學知識的普及,“骨髓移植”早已不是什麼新鮮詞了,但大多數人對骨髓移植的了解還隻是停留在“治療白血病”這個簡單的層麵上。從科學的角度來解釋,骨髓移植(英文:bone marrow transplantation,BMT )是一種相當先進的治療方法,屬於器官移植的一種,做法是將正常骨髓由靜脈輸入患者體內,以取代病變骨髓的治療方法。主要用來治療急慢性白血病、嚴重型再生不良性貧血、地中海性貧血、淋巴瘤、多發性骨髓瘤以及現在更進一步嚐試治療轉移性乳腺癌和卵巢癌。

為什麼在骨髓上做文章可以治療這些絕症呢?這是因為骨髓的作用就是造血功能。人體內的血液成分處於一種不斷的新陳代謝中,老的細胞被清除,生成新的細胞,骨髓的重要功能就是產生生成各種細胞的幹細胞,這些幹細胞通過分化再生成各種血細胞如紅細胞、白細胞、血小板、淋巴細胞等。因此,骨髓對於維持機體的生命和免疫力非常重要。

骨髓移植之後

現在很多人都知道,一個人如果造血功能出現障礙,就必須進行骨髓移植,但是成功接受骨髓移植後,患者的身體方麵會發生什麼變化,一般人恐怕都不了解。

有人提出:進行骨髓移植後,兩個非親非故的陌生人的相貌越長越像,並舉出了實例,一名皮膚白皙的女士成功地將骨髓捐給一名皮膚黝黑的女大學生,奇怪的是這名大學生的皮膚奇跡般地日漸白皙。還有人說:患者的性格會發生變化,有報道稱,脾氣暴躁的一名患者在接受了骨髓移植後,漸漸地脾氣如同骨髓捐獻者一般溫和了。這些說法讓骨髓移植變得神秘了起來。

這些說法有科學性嗎?骨髓移植,移植的是造血幹細胞,幹細胞在揭示生命奧秘方麵的巨大潛力叫人對這些問題產生了疑惑。

到底什麼發生了改變?

談到骨髓移植,專業人士更傾向使用的詞是“造血幹細胞移植”。他說,造血幹細胞移植是經大劑量放化療或其他免疫抑製預處理,清除受體體內的腫瘤細胞、異常克隆細胞,阻斷發病機製,然後把自體或異體造血幹細胞移植給受體,使受體重建正常造血和免疫,從而達到治療目的的一種治療手段。

造血幹細胞移植後,患者身體的確會發生一些變化。根據現有的已經被普遍接受的研究資料,接受骨髓移植者,最常見的改變是血型,移植後患者的紅細胞血型變為供者紅細胞血型。比如供者是A型,移植後不論移植前患者血型為何型,均變為A型。內分泌係統也會改變:由於移植前預處理為大劑量照射和化療,這種治療對身體器官有很大的損傷。移植後很多器官組織短期內得到恢複,但是性激素分泌變化顯著。男性患者出現精子數量減少,但其性功能(性生活)不受影響。女性患者常常出現閉經。另外,由於移植後的免疫反應,部分患者會出現口腔潰瘍、皮膚色素沉著。

相貌和性格變沒變?

對於骨髓移植“移植”走了相貌、性格,有評論說:“這是典型的偽科學思維。”相貌改變說和性格改變說遭受了一連串強有力的質疑:為什麼這一對是相貌相似,那一對是膚色相似,另一對又是性格相似?骨髓的影響會因人而異不成?怎麼知道這種相似性就是骨髓引起的?

有關專家表示,近幾年有研究結果表明造血幹細胞具有可塑性,可以轉變為血管、肝髒、脂肪、神經、肌肉等組織細胞。因此很多研究單位、醫院研究用造血幹細胞治療冠心病、神經損傷、血管閉塞性疾病。但因為成人患者骨骼生長已經停止,所以移植患者長相不會有大的改變。至於性格上的改變,他強調這並非是造血幹細胞移植的結果,而主要是因為患者通過一係列治療後,對人生有另一種認識。並且移植後一段時間免疫力低下,在飲食、社交活動中需要注意避免感染,故而變得小心謹慎。

不過也不是所有的專家都對此持懷疑態度,另一專家則表示,也許有“越來越像”的可能,1999年,美國科學家首先證明人體幹細胞具有“橫向分化”的功能,比如造血幹細胞可能轉化為肌肉細胞、神經細胞、成骨細胞等等,反之亦然。美國科學家曾將黑鼠的骨髓移植給白鼠,白鼠長出了黑毛發;英國科學家將骨髓植入心髒病人的心髒,結果骨髓幹細胞分化構建成小的毛細血管,改善了心髒功能。在他看來,相貌的“移植”恐怕不僅僅是猜測或者空想。

討論還將繼續。我們期待著謎底的早日揭開。

3.每個人都有兩個大腦

第二大腦浮出水麵

人體還有第二個大腦!科學家新近得出的這一結論出乎許多人的意料。

美國哥倫比亞大學的邁克·格爾鬆教授經研究確定,在人體胃腸道組織的褶皺中有一個“組織機構”,即神經細胞綜合體。在專門的物質——神經傳感器的幫助下,該綜合體能獨立於大腦工作並進行信號交換,它甚至能像大腦一樣參加學習等智力活動。邁克·格爾鬆教授由此創立了神經胃腸病學學科。

不久以前,人們還以為腸道隻不過是帶有基本條件反射的肌肉管狀體,任何人都沒注意到它的細胞結構、數量及其活動。但近年來,科學家驚奇地發現,胃腸道細胞的數量約有上億個,迷走神經根本無法保證這種複雜的係統同大腦間的密切聯係。那麼胃腸係統是怎麼工作的呢?科學家通過研究發現,胃腸係統之所以能獨立地工作,原因就在於它有自己的司令部——人體第二大腦。

第二大腦的曆史

人體內這個所謂的第二大腦有自己有趣的起源。古老的腔體生物擁有早期神經係統,這個係統使生物在進化演變過程中變為功能繁複的大腦,而早期神經係統的殘餘部分則轉變成控製內部器官如消化器官的活動中心,這一轉變在胚胎發育過程中可以觀察到。在胚胎神經係統形成最早階段,細胞凝聚物首先分裂,一部分形成中央神經係統,另一部分在胚胎體內遊動,直到落入胃腸道係統中,在這裏轉變為獨立的神經係統,後來隨著胚胎發育,在專門的神經纖維——迷走神經作用下該係統才與中央神經係統建立聯係。

第二大腦的運作

同大腦一樣,為第二大腦提供營養的是神經膠質細胞。除此之外,第二大腦還擁有屬於自己的負責免疫、保衛的細胞。另外,像血清素、穀氨酸鹽、神經肽蛋白等神經傳感器的存在也加大了它與大腦間的這種相似性。

第二大腦的主要機能是監控胃部活動及消化過程,觀察食物特點、調節消化速度、加快或者放慢消化液分泌。十分有意思的是,像大腦一樣,人體第二大腦也需要休息、沉浸於夢境。第二大腦在做夢時腸道會出現一些波動現象,如肌肉收縮。在精神緊張情況下,第二大腦會像大腦一樣分泌出專門的荷爾蒙,其中有過量的血清素。人能體驗到那種狀態,即有時有一種“貓抓心”的感覺,在特別嚴重的情況下,如驚嚇、胃部遭到刺激則會出現腹瀉。所謂“嚇得屁滾尿流”即指這種情況。

第二大腦的反作用

神經胃是醫學界的一個專業術語,它主要指胃對胃灼熱、氣管痙攣這樣強烈刺激所產生的反應。倘若有進一步的不良刺激因素作用,那麼胃將根據大腦指令分泌出會引起胃炎、胃潰瘍的物質。相反,第二大腦的活動也會影響大腦的活動。比如,將消化不良的信號回送到大腦,從而引起惡心、頭痛或者其他不舒服的感覺。人體有時對一些物質過敏就是第二大腦作用於大腦的結果。

研究繼續

科學家雖然已發現了第二大腦在生命活動中的作用,但目前還有許多現象等待進一步研究。科學家還沒有弄清第二大腦在人的思維過程中到底發揮什麼樣的作用,以及低級動物體內是否也應存在第二大腦等問題。人們相信,總有一天,科學會讓每個人真正認知生命。“愛護腸胃!愛護自己的第二大腦!”

4.人類壽命由誰決定

長命百歲

長壽曾經是多少古代帝王的美好願望,今天它熱度不減,仍是人類樂於尋找答案的謎題。

隨著人類環境衛生的改善、公共衛生質量的提高,人的壽命也在不斷延長。在4000年前的青銅器時期,人的平均壽命隻有18歲。從青銅器時代到公元1900年的4800年間,人類的壽命估計約增加了27年。從公元1900年到1990年短短90年間,增加的幅度至少也有這麼多。

現代科學家認為,理論上人類壽命有120歲,烏龜有150歲,狗有20歲。這種物種之間的壽命差異是由基因決定的。科學家已經在若幹個物種裏找到了跟壽命有關的基因,其中既有延長壽命的“長壽”基因,也有縮短壽命的基因。

人類壽命由誰決定?

科學界目前達成的共識是:人的壽命主要通過內外兩大因素實現。內因是遺傳,外因是環境和生活習慣。遺傳對壽命的影響,在長壽者身上體現得較突出。一般來說,父母壽命高的,其子女壽命也長。德國科學家用15年的時間,調查了576名百歲老人,結果發現他們的父母死亡時的平均年齡比一般人多9—10歲。美國科學家發現,大多數百歲老壽星的基因,特別是“4號染色體”有相似之處。研究人員希望能夠開發出相應的藥物幫助人類益壽延年。

“外因”也不可忽視。許多研究表明,通往長壽之路的關鍵還在於個人科學的行為方式和良好的自然環境、社會環境。完全按照健康生活方式生活,可以比一般人多活10年,即活到85歲以上。

長壽的探索

科學家發現,酵母菌是單細胞生物,可完整地詮釋細胞的老化機製。經過基因“修改”的酵母菌,壽命延長6倍!這項試驗創造了延長生物生命的最高記錄。他們已開始在老鼠身上進行此類試驗。試驗鼠在去除這兩種關鍵基因後,壽命明顯延長。

另一發現是,細胞的染色體頂端有一種叫做端粒酶的物質。細胞每分裂一次,端粒就縮短一點,當端粒最後短到無法再縮短時,細胞的壽命也就到頭了。如果對端粒酶來個“時序倒轉”,細胞不就長生不滅了嗎?已經取得的成果有:使用納米技術,老鼠的腦細胞壽命被延長了3—4倍。

另外,生物體內有一種新陳代謝的副產物,叫活性氧,也叫自由基,與機體老化、癌症等疾病的發生密切相關。細胞氧化會造成細胞損傷或老化,而“長壽”基因的產物能防止細胞氧化,從而使人長壽。還有些基因的產物能修複受損的DNA,或通過控製染色體長度而控製細胞的老化過程,也能使人活得更久。

科學家認為,生物體內與壽命有關的基因至少有上百個,現在發現的隻是其中很小的一部分。通過調節這些基因的表達,可以改變生物體的壽命。例如,美國加州大學的遺傳學家麥克·羅斯通過選擇壽命較長的果蠅進行交配,培養出了可以活70—80天的果蠅,它們的壽命是正常果蠅的2倍。

意大利和芬蘭科學家最近聲稱發現了一種新的與長壽有關的基因。他們發現,這種基因有3種變異體,分別為E—2、E—3和E—4。他們共研究了185名芬蘭百歲老人,結果發現,體內含E—4的老人與長壽無緣,因為含該基因變異體的人,血液運送脂肪的能力差,比較容易患心血管病和心肌梗塞。而不少百歲老人的體內含有E—2基因變異體。據分析,E—2有助於增強內分泌係統的功能,能使大腦和各器官之間更好地傳遞生理信息,使機體細胞和組織更有效地抵禦疾病的襲擊。

更有最新研究顯示,新陳代謝加快有助於延長壽命。新陳代謝速度是指身體燃燒食物、製造能量的速度。英國阿伯丁大學的約翰和他的同事對42隻老鼠做了新陳代謝測試,檢測它們所消耗的氧氣,直到它們死去。結果發現,新陳代謝快的一組老鼠的壽命是新陳代謝較慢的老鼠的3倍。

長壽的明天

雖然有關衰老相關基因的研究不斷取得進展,但目前這些成果還幾乎沒有真正可以實用的。人類基因組學和蛋白質組學的進步無疑將極大地推進包括衰老機理研究和老年病防治在內的生命科學研究。生物信息學、生物芯片等多項技術也為衰老基礎研究提供了高水平的技術平台。我們有理由相信,關於延長人類壽命的研究遲早會有大的突破。

5.壁虎的尾巴能自動再生,人為什麼不能

初識全能細胞

幹細胞的“幹”,是起源的意思。因此嚴格地說,幹細胞是尚未分化發育的,能生成各種器官組織的全能細胞。按照分化程度和能否發育成各種器官組織這一標準,可以將其分為全能幹細胞和組織幹細胞。前者能發育形成一個完整的生物個體,就像人的胚胎發育成一個人一樣,後者隻能分化形成一些器官組織,如肝髒、心髒、骨骼、皮膚等。

因此理論上,醫學家們可以把幹細胞用在某些退化病變過程中遭到損壞的人體器官上。這個想法的靈感來自於對大量動物的觀察:一些生物諸如蠑螈、水蛭和章魚等,如果手、足甚至半截身子斷了,很快就能重新長出來。

幹細胞主要來源於胚胎。而現有技術已經能在體外鑒定、分離、純化、擴增和培養人體胚胎幹細胞和各種器官組織幹細胞。

動物實驗有成果

動物實驗已經證明了利用幹細胞再造組織器官的可行性。

美國研究人員實驗顯示,用克隆羊多利的方法可以提取幹細胞,並定向培養成各種器官組織,而且這種器官和組織不會引起受體免疫排異反應。

他們從成年母牛耳朵上提取皮膚細胞(體細胞),將其DNA放入另一隻母牛的去核卵細胞中,再用電刺激法促使它們融合並發育分化。細胞分化4天後形成胚囊,即胚胎幹細胞團。此時,研究人員將它們植入代理母牛子宮,經過5~6周孕育成早期胚胎。再從早期胚胎中分離提取心髒、骨骼和腎髒等幹細胞,並將其放在三維“支架”上培養成相應器官組織;然後把這些由胚胎幹細胞形成的早期器官組織,植入提供皮膚細胞的母牛體內。3個月之後,母牛免疫係統沒有出現排異跡象。而且,用這種克隆方法培育的器官組織,與普通牛器官組織功能類似。

當然,這種方式如果用在人身上,是否完全沒有免疫原性還得靠實驗證明。

幹細胞得來不易

但是,利用幹細胞並令其在體外生長複製人們所需的各種器官組織,目前還存在許多因難,這些困難集中體現在幹細胞的來源上麵。

現有理論和研究表明,要尋找可以分化發育的幹細胞,隻有從胚胎入手。

一種方法是通過自然懷孕或人工受孕獲得胚胎,然後再在胚胎不同發育階段,提取能分化發育成各種器官組織的幹細胞,以培養人們所需的器官組織。但這就意味著孕育的目的,隻為索要幹細胞,而被提取了幹細胞的胚胎實際上已被毀壞,不可能再發育成一個健全的嬰兒。這在倫理上極具爭議。

另一種方法是效仿克隆羊多利的技術路線獲取胚胎幹細胞。具體做法是,需要移植肝髒的患者先提供自身體細胞,由醫生將細胞核取出,再植入一個去核的人卵細胞中,激活後使其發育成囊胚,再由囊胚分化生成具有內胚層、外胚層和中胚層的胚胎,此時的胚胎便含有分化成各種組織器官的幹細胞了。提取這些幹細胞在體外定向培養,即可生成特定的器官組織,如心、肝、腎、肌肉、骨骼和皮膚等,供患者移植。這種方法培養出來的器官諸如肝髒,實際上如同患者自身長出(克隆出)的一樣,在主要組織相容性抗原和次要組織相容性抗原上都會比較一致,移植後就不會或很少排異。但提取幹細胞後胎兒能否健康發育,也是很難保證的。

尋找胚胎以外的幹細胞

既然從胚胎獲取幹細胞為倫理所困擾,一些研究人員便把目光投向胚胎以外的幹細胞。

他們認為,可在人體其他器官組織尋找幹細胞,如骨髓幹細胞和血管內的幹細胞,以培養器官組織。但是這樣的幹細胞能否培養全能分化或定向培養能夠應用臨床的器官組織很難說,因為從理論上講,它們是已發育成熟的成年幹細胞,不像胚胎幹細胞那樣尚未發育。

不過世界有些國家報道說,在人體各種器官組織中可以找到尚未分化發育,或未完全分化發育的幹細胞,而且可以刺激它們分化發育。但是這樣的幹細胞能否像胚胎幹細胞一樣,在數量和分化發育質量上都得到保證,還需要相當的研究證明。目前,已有研究人員正在嚐試並取得了一些成果。

6.從動物身上得到的啟示——仿生手與仿生腳

“長”在身上的機械臂

仿生手臂是人體與機器結合的產物。這種手臂非常先進。它的手心有兩個電極。其中一個控製著手的開啟,另一個則控製著關閉。這兩個電極是通過毫安的電流操作的。當大腦發出操作手部相關肌肉動作的指令時,勢必會促使他前臂或者是手心裏的肌肉展開運動,與肌肉相通的小感應器能立即感覺到這一運動信號,同時將它傳遞給矽膠做成的手指中的馬達,再由馬達帶動手指來最終完成大腦的原始旨意。

這一看似經過“千山萬水”的複雜過程,其實幾乎是在一瞬間完成的,因此安裝了仿生手的人可以同時使用兩隻手完成生活中的每一項任務,讓大腦的命令得到很好的執行。仿生手的功能不僅可以與真正的人手相媲美,而且在美觀角度也做得非常的好。整隻手的咬合零件如馬達、變速箱、渦輪裝置、電纜,包括提供動力的鋰電池等電子元件,都安裝在矽樹脂裏,這種獨特元件不僅可以幫助使用者像正常人一樣彎曲手腕,而且顏色和質地看起來也和正常手一樣。當然,為了將殘肢插入和抽出來,他們還設計了一個拉鏈。這樣,從外表看,仿生手與人體手腕部位平滑接合,渾然一體。

仿生手是如此的接近人手,曾經一度為失去手臂而痛苦的人們又可以重新靈活自如地做自己想做的事情了。

仿生腿腳的挑戰

然而,千萬年的進化才使人類具有了如今高度複雜的係統,解決身體殘疾的問題怎麼可能那麼容易?失去了手的人可以裝上以假亂真的仿生手,那麼失去了腿腳的人呢?腿腳的運作可比手複雜得多,它的每個動作都牽涉到許許多多肌肉和神經。

在電子工程師願意接受這一挑戰。他們設計了一種叫做自適應膝蓋的產品。這種產品能夠適應被截肢者希望行走的方式,是截肢者控製著四肢,而不是四肢控製著截肢者,這圓了眾多殘疾者的夢想。

正常腿的膝蓋周圍有50塊肌肉幫助人行走,因此他們在設計這種產品時,結合了水力學和氣體力學的相關知識,從而使裝置能仿效一些肌肉。在這種自適應肢體的脛骨內,有-個控製氣缸。氣缸裏有一個液壓室和一個氣壓室。液壓室在人走下坡路時提供額外的阻力。充氣室的功能則類似於一個彈簧,依賴於所受到的阻力,由於需要非常大的阻力來擺動,這就限製了快速行走時腿的擺動距離。利用這種裝置行走時,患者會感覺比較安全和穩定。把控製氣缸和脛骨連在一起的是膝蓋機械裝置。就是這個裝置可以讓截肢者彎曲膝蓋。這種裝置還有運動檢測器和微電腦控製活塞,這兩者的組合反應類似肌肉和鍵,根據速度和地形而改變。而且每個膝蓋還可以單獨編製程序。比如說設置不同的行走速度等。

伊安作為殘疾人參與自適應肢體的試驗至少有兩年了。他經曆了模型、試製和逐漸完善各個階段,親眼目睹了產品的不斷的改進。現在,他對自己的自適應膝蓋非常滿意,他用它走路,跑步,做各種健身運動。在微風輕拂的大路上,你會看到他挺拔的身影,充滿了健康的活力,有誰能相信,他的半條腿不是自己的呢?

墨丘利腳

在所有仿生下肢當中,墨丘利腳要算是最先進的一種產品了。墨丘利,這是那個腳上長有翅膀的希臘神仙嘛,據說他由於跑得最快,因此成為了宙斯的信使。這種腳以他命名,想起來應該是很神奇的!事實也是如此。一名安裝了這種腳的患者感覺自己的找回了自己的雙腳。

墨丘利腳主要包括兩個彈簧:一個用於腳趾,另一個用於腳後跟。還有一個鎢製的氣缸,氣缸裏有一個減震器。這樣使用者行走起來,從腳後跟到腳趾,然後抬腿的自然運動,和他們曾經有腿時的感覺非常相似。而且,這種腳使用的材料是一種叫做碳素纖維的複合材料,看起來簡單,卻非常結實耐磨,又不失彈性。這使得彈簧傳動非常平滑。即使是使用者要奔跑,感覺也會非常自然。

為了製造這種仿真的“腳”,設計者們可謂費盡心機,辛苦至極,而且極盡高科技之能事。要知道,設計這種腳的計算機輔助設計係統,可是用來設計一級方程式賽車的係統呢。而且,除了碳素纖維外,其他材料的科技含量也非常高,如中空框架鋁、製造氣缸的鎢等。如今,該產品的升級版墨丘利運動腳也被設計出來了,它不僅有一個擴大的腳後跟彈簧和腳趾彈簧,還有一個額外的減震彈簧。

人類經過數百萬年的進化,才擁有了聰明的大腦、敏感的神經、靈巧的雙手、結實的雙腿……然而,在新技術的幫助下,以假亂真的仿生手,墨丘利腳等幫助多少殘疾人迎來了自己生命的春天。《終結者》和《星球大戰》裏人體與高科技硬件相結合的情景在科技的力量下走向現實了,這場由科技帶來的進化革命,能創造出更多的神奇嗎?我們拭目以待!

7.“虛擬人”在未來造福全人類

生命科學的焦點

人們說,21世紀是生命科學的世紀。近10年來,從發達國家起步的“數字化虛擬人體”研究,正雲集各路大軍從不同方向攻關。著名未來學家托夫勒預言,生命科學領域的焦點是生物學中的遺傳學課題。可以說,“數字化虛擬人體”研究是這個焦點中的焦點。

“數字化虛擬人體計劃”是可視人體、數字化人體、虛擬人體3個項目的統稱。這個計劃的目標,是通過人體從微觀到宏觀結構與機能的數字化、可視化,進而完整地描述基因、蛋白質、細胞、組織以至器官的形態與功能,最終達到人體信息的整體精確模擬。