除了想让你再活500年,这条虫子现在还想给精子当马达。

2021-07-17 来源:新浪科技综合 原文链接:点击获取

来源:差评

俗话说得好,伤筋动骨一百天。

但你有听过做心脏手术,从住院到出院一共就花三天的吗?而且不开胸,不打麻药,创口也才几毫米。

虽然有点就像某莆田系医院的广告,但这一切属实。。。

因为随着手术技术的进步,以前动不动就电锯开胸的那套,正逐渐成为过去。

各种创伤小、疼痛轻、恢复快的微创手术正在成为现实。( 本文无广告,请放心食用 )

就拿差评君的某位同事为例,前不久,他就刚刚经历了场心脏手术。

而手术的目的,是为了堵住心脏左右心房间的卵圆孔。

原因也很简单,因为这孔要是不堵,人就容易瘫。。。

当我们还在娘胎里的时候,营养物质和氧气就全靠这个小孔送至全身。

生出来后我们可以自己呼吸和嘬奶了,它的使命也就结束了,就会逐渐自行闭合。

要是不幸没有闭合的话,得偏头痛、脑梗、心梗、瘫痪等疾病的概率,都会比一般人高不少。

没有闭合,就会导致静脉血( 一般脏东西比较多 )乱流进入左心房,如果它还被泵到全身各处,那就容易形成血栓了。

在一般情况下,我们会用上面的伞状封堵器来堵它。

在过去,完成这一套操作,电锯开胸伺候是免不了的。有多危险多麻烦大家可以百度图片:开胸手术。( 胆小勿搜 )

但现在,微创手术可以把封堵器放在导管里,再在血管处开个一两毫米的小孔,把导管插进去,一直怼到心脏那块。然后打开封堵器把孔堵住,之后抽出导管,手术就结束了。

全程甚至还不用打麻药。( 当然这也分人,毕竟这导管在身体里捅的过程中,还是相当疼的。 )

总得来说这套操作除了伤口小外,速度也快,全程大概也就二十多分钟。

然而就当我还在感叹医疗技术的进步时,差评君却发现这些技术的未来,或许会更加让人惊喜。

因为在不久之后,可能连微创手术都算是 “ 落后技术了 ”。

这可不,最近科学家们又搞出了个微型生物机器人,而它能做的事儿可就更多了。

其实啊,在此之前纯机械形式的微型机器人就一直是科学家们研究的重点。

它们也已经在靶向给药、测量细胞器模具等多个场景上试用了。

但是要想制造出数百微米甚至数微米的微型机器人,以目前制造工艺和装配技术来说几乎不可能。

那既然造不出来,何不找个现成的?于是乎,主角微型生物机器人便出现了。

不同于机械部件装配的机器人,它是对活的生物进行控制从而改造成的。

因为生物体本身就是个完美的 “ 机器人 ”,重要的是不少的微生物它足够小,大概也就几毫米到几微米。

如果想出合理的控制方法,就能很好地解决了上述的瓶颈。

而科学家们选中的生物,便是秀丽隐杆线虫。

选它的原因也很简单,因为相比其他的虫,它无毒无害,不寄生,体型还小,仅 1.5mm。

而且秀丽隐杆线虫全身仅有 302 个神经元,控制起来也简单。之前就一直被用于细胞凋亡现象的研究,也就是抗衰老治疗,这研究据说能让人活到 500 岁。

另外,它身上可是背着三个诺贝尔奖,堪称线虫界的爱因斯坦。

那么虫子有了,咋控制呢?为此,学者们就采用了一种叫 “ 光遗传运动控制 ” 的方法。

简单地说,就是给它造个新脑子,并用光控制它。

大概步骤就是先 “ 废 ” 了它原来的脑子,之后利用巴拉巴拉( 机器视觉、运动控制、导航算法等技术 )为线虫重新造一个新大脑,新大脑接手控制身体的各种运动,从而使线虫完成某些在微米环境下的特定任务。

而控制的任务,则靠光遗传学技术完成。

因为这线虫对光很敏感,激光可以在数毫秒内让细胞处于兴奋或抑制状态,这速度比肩我们大脑本身对细胞的控制速度。

所以呢,我们需要一台激光发射器,它是由一个倒置的显微镜改装制成,需要计算激活线虫肌肉细胞所需要的激光强度函数,也就是说这套激光的设定专属于秀丽隐杆线虫。

举个不是太恰当的例子来解释一下,大家应该都熟知膝跳反射吧,敲一下膝盖下方部位小腿会不受意识控制的抬起。

好比膝跳反应,在线虫控制过程中,我们用特定的激光照在线虫身体的哪块,哪块就会相应的运动,运动的形式可以参考蛇爬行的状态。

当然,会动只是第一个小目标,动的有模有样才是我们想要的。

那就得多找点虫子来学习一下 “ 别人 ” 都是怎么爬的。

所以,科学家们采集了数千张线虫自然爬行时的照片,运用机器学习技术学习虫子的运动。

再由学习训练好的计算机,来操纵激光束控制线虫,从而掌握线虫控制的主导权。

那虫子怎么知道它爬到哪了呢?所以,就得再给它加一双眼睛。

加上运动控制和导航算法,赋予了线虫一个可以感知全局的大眼。学者们甚至可以精密的操纵线虫避障并且一次性的通过人造微型迷宫。

这样,一只微型生物机器人就算是改造完成了。

那这虫子造出来都能干点啥呢?或者说这套光遗传学技术能干点啥呢?

我们不妨就开个脑洞大胆设想一下。

对于某些瘫痪患者的病症( 说白了也是大脑失去了对于肌体的控制 ),我们或许能用特定的激光,刺激他们的肌肉细胞组群,让瘫痪患者重新动起来。

这不比那动不动就剖开脑子植入芯片的脑机接口技术安全得多?

除了治瘫痪,我们也可以用虫子清除血栓,血管里的它们会像个推土机一样,扫清一切杂质和垃圾。

再比如在人工授精这块,把精子原有的 3 缸 1.5t 的鞭毛,直接替换成 8 缸 4.0t 的生物机器人尾巴,直接赢在起跑线,卵子势在必得。

科学嘛,最初不都是来源于大胆的想象。

不过话说回来,除了上面这些前沿的医疗技术,其实还有层出不穷的新科技不断在我们周围面世。

虽然大家总说前沿科技离我们很远,尤其是前沿的医疗技术,但是当你不可避免的需要接触它时,这些技术在惊叹你的同时依旧能够带来足够的安全感。

撰文:雅鑫   编辑:面线 & 江江   美编:焕妍

图片、参考资料来源:

Science Robotics — Toward a living soft microrobot through optogenetic locomotion control of Caenorhabditis elegans

智东西 — 用机器“大脑”操纵活线虫运动,微型机器人新研究登 Science 子刊

知乎 — 光遗传学:一项注定要得诺贝尔奖的技术

知乎 —[趣味模式生物]体态优雅的秀丽隐杆线虫

Advanced Materials — Bioinspired Soft Microrobots with Precise Magneto - Collective Control for Microvascular Thrombolysis

百度图片 — 微创手术;膝跳反射;卵圆孔未闭合;介入封堵术