科学家制造出会游泳的人造水母

    中国科技网讯（记者 常丽君） 据物理学家组织网7月23日（北京时间）报道，最近，美国哈佛大学和加州理工大学合作，将无生命的硅酮树脂和活的小鼠心肌细胞搭配结合，制造出能游泳的“人造水母”。研究人员指出，该成果是对逆向组织工程的概念论证，逆向工程最终可以人工制造出各种肌肉器官和简单生命形式，因此该研究也意味着扩宽了人造生命及合成生物学的研究领域。相关论文发表在7月22日的《自然·生物技术》上。

    心脏通过搏动将血液送往全身，而水母在形态和功能上都很像心脏，就像个“水泵”通过抽吸水来运动。为了逆向仿造一个“水母”，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。

    “只用硅酮和细胞这么少的材料，就能复制水母复杂的游泳反馈行为，这令人惊讶。” 加州理工大学航空与生物工程教授约翰·戴布利说。

    这种设计策略能广泛用于人类肌肉器官的逆向工程中。论文合著者、哈佛工程与应用科学学院生物工程与应用物理学教授凯文·基特·帕克此前曾通过生物工程制作出一些组织结构，这些结构能抓取、搏动甚至行走。他说：“在人造生命体中，细胞是一种特殊建材，在设计时要严格控制数量规格，才能让组织工程具有可重复性。‘人造水母’提供了一种逆向工程的设计运算法则，可用于反推器官的功能、执行专向任务等。”

    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。研究人员将继续改进“人造水母”，让它能转弯并以特定的方向运动，甚至尝试为其增加一个“大脑”，这样它就能对环境起反应，再现更多高级行为，比如朝向光源、寻找能量或食物等，以更加接近真实的水母。

    总编辑圈点 

  如果您有兴趣去关注这只“人造水母”的视频，一定也会觉得相当神奇：和水母一样薄而透明，和水母一样通过挤压水流移动，但它却是一只小鼠的心肌细胞。既不涉及细胞改造，也不涉及转基因，仅通过用已有的细胞建立某种已知形态，从而实现某种特定功能——对于合成生物和工程学而言，这只“水母”的意义都非比寻常。“水母”仅仅是一个开始，不难想象，只要充分解析目标部位（器官）的功能和形态，并寻找到合适的材料，逆向组织工程的概念将会制造出更多的惊喜。