肌肉的那些趣事

1780年，意大利科學家伽伐尼在做青蛙解剖時，拿著不同的金屬器械，無意中同時碰到青蛙的大腿，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下。伽伐尼認為，這種現(xiàn)象是因為動物軀體內(nèi)部有“生物電”造成的。

接下來意大利科學家伏特多次重復了這個實驗，發(fā)現(xiàn)伽伐尼的解釋是錯誤的，伏特的新發(fā)現(xiàn)是青蛙肌肉中的液體讓金屬產(chǎn)生了電流。受此啟發(fā)，伏特于1799年把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里，讓連接兩塊金屬的導線中產(chǎn)生了電流，這個裝置就是伏特電池。電池的發(fā)明居然有肌肉的“功勞”，真是很有趣。其實，與肌肉相關的趣事遠不止電池的發(fā)明……

寒顫蘊藏的秘密

天冷的時候，肌肉會有收縮抖動的現(xiàn)象，俗稱“寒顫”。并非每個人都會追問為什么會有這樣的生理現(xiàn)象。1910年的一天，英國科學家希爾經(jīng)歷了一次寒顫之后，腦海里陡生疑問：寒冷為什么會使肌肉收縮抖動？這個來源于體驗的疑問很快被希爾揭開了謎底，肌肉收縮抖動能產(chǎn)生熱量，讓人體增熱御寒。

但是，希爾的疑問并沒有中止。當他發(fā)現(xiàn)肌肉既是“運動器官”又是“產(chǎn)熱器官”的秘密后，新的疑問產(chǎn)生了：熱量可以來源于燃燒，也可以來源于摩擦，為什么還會來源于肌肉收縮？于是，希爾開始研究肌肉收縮產(chǎn)生熱量的奧秘。

自1910年開始，希爾就用一種名為“熱電偶檢流計”的裝置檢測肌肉產(chǎn)熱的秘密。這個看似簡單的實驗，其實非?？菰?，需要在十分之一秒的短暫時間內(nèi)反復檢驗肌肉運動時熱量的產(chǎn)生值和氧氣的消耗量，如果沒有堅持到底的毅力，希爾不會將這個枯燥的實驗堅持10年之久。直到1920年，希爾終于獲得了各項精細數(shù)據(jù)，揭開了肌肉產(chǎn)熱的謎底。

為此，希爾摘取了1922年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。后人沿襲希爾的研究思路，發(fā)現(xiàn)生命體是一個復雜的“化學反應堆”，于是諸多生理活動的秘密被人們從化學角度一一揭開。

掌控耐力的基因

多數(shù)人不喜歡長跑，長跑會讓人累得氣喘吁吁。許多人的肌肉耐力明顯“不達標”。馬拉松動員卻能在兩個多小時里，跑完約42千米的路程。那么問題來了：同樣是人，肌肉耐力的差距咋這么大呢？

為了發(fā)現(xiàn)肌肉耐力的秘密，美國科學家開始尋找掌控肌肉耐力的特殊基因。經(jīng)過一番篩選，研究者發(fā)現(xiàn)，肌肉耐力與一種名為IL-15Rα的基因有關。這種基因能幫助身體產(chǎn)生一種特殊蛋白質，這種蛋白質可以降低肌肉的耐力。IL-15Rα基因產(chǎn)生降低肌肉耐力的蛋白質，其實是人體進行自我保護的一種機制，免得讓肌肉“過勞”產(chǎn)生損傷。

科學家運用逆向思維思考：既然IL-15Rα基因的作用是降低肌肉耐力，那么摘除這種基因，讓身體不再產(chǎn)生抑制肌肉耐力的蛋白質，讓肌肉“不知累”，耐力不就會大增了嗎？

科學家先拿小白鼠做實驗。先讓體內(nèi)存在IL-15Rα基因的小白鼠在轉籠里跑步，結果小白鼠在轉籠里連續(xù)跑上十來分鐘就顯出“累得不輕”的模樣，接下來就基本跑不動了。看來是IL-15Rα基因產(chǎn)生的蛋白質開始抑制小白鼠的肌肉耐力了，免得小白鼠累死。

接下來，科學家把小白鼠體內(nèi)的IL-15Rα基因給破壞掉，然后讓小白鼠在轉籠里跑步。結果，IL-15Rα基因缺失的小白鼠不知疲倦地在轉籠里跑呀跑呀，連續(xù)跑了一個多小時也沒有累得氣喘吁吁，小白鼠竟然變成了肌肉耐力超強的“飛毛腿”。

IL-15Rα基因對人體肌肉的影響與小白鼠存在著相同的作用機制?？茖W家分析了一些世界級運動員的基因數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，某些特定的IL-15Rα基因突變版本在以耐力見長的運動員中更多見。這意味著，一些耐力超強的運動員可能在基因上有先天優(yōu)勢。

人們也由此想到，一個普通人在摘除IL-15Rα基因后，即使不經(jīng)過艱苦訓練，是否也能使肌肉耐力變得強大起來，那跑馬拉松更是沒有問題。有人也許還會想到：以后運動員參加比賽，除了要做“藥檢”之外，恐怕還要做“基因檢測”嘍。

讓肌肉再生

大自然中，蜥蜴一旦被天敵咬住尾巴，為了逃生，便會讓尾巴斷掉，趁追殺者撕咬丟下的尾巴時，及時逃跑。過一段時間后，蜥蜴的尾巴便能重新長出來。

讓人體擁有蜥蜴那么神奇的再生功能是許多外科醫(yī)生的夢想，因為每天都有讓外科醫(yī)生揪心的事情發(fā)生：許多人因車禍、火災、癌癥或者糖尿病并發(fā)癥等原因，只能做截肢手術，成為殘疾人；還有一些士兵在作戰(zhàn)時嚴重損壞了肌肉，從而變成終身殘疾。這都是因為人體肌肉不能再生，所以肌肉損壞是很麻煩的事。

美國匹茲堡大學的醫(yī)療研究小組決定開啟人體肌肉再生之門，讓損壞的肌肉重新生長出來。他們在豬膀胱細胞里提取了“細胞外基質”，里面含有生長因子。這種物質看起來跟凝膠差不多，因此又被稱為“細胞膠水”。將“細胞膠水”注射到人體肌肉組織內(nèi)，生長因子就觸發(fā)并引導患者自身的干細胞進入需要肌肉再生的指定區(qū)域，啟動人體肌肉的再生和修復過程。經(jīng)過一段時間，人體缺失的肌肉就能再生出來。這種方法不但可以恢復人體的肌肉組織，還可以恢復保證肌肉正常工作的肌腱和神經(jīng)。

研究者已為4名肌肉損壞的士兵進行了手術，結果這些將要殘疾的士兵身上都長出了新的肌肉。

超級肌肉

科技的力量真是太大了，它能把人類的一些神話般的幻想變成現(xiàn)實。神話里那個鬧海的哪吒不是被“整死”了嘛，可是后來他的師傅弄了些蓮藕擺成了“人形”，然后吹一口“仙氣”，哪吒又復活了。哪吒復活的神話，其實是“人造人”的幻想。

當下，人類依靠科技力量在“人造人”的道路上孜孜以求，各種各樣的機器人不斷面世。可遺憾的是，這些機器人與“人樣”相去甚遠。機器人沒有“人樣”是它們?nèi)鄙偌∪饨M織的覆蓋，只要造出“人造肌肉”，機器人就會變成模樣逼真的“人造人”。

20世紀80年代，美國科學家約瑟夫發(fā)現(xiàn)：通過電流刺激，可使高分子材料自動伸縮和彎曲。基于“有些非金屬材料能在電流的作用下產(chǎn)生變形”的重要發(fā)現(xiàn)，科學家踏上了人造肌肉的科技征程。

經(jīng)過幾十年的努力，人造肌肉正越來越成熟。人造肌肉是這樣子制造的：把管狀導電塑料集束成肌肉一樣的復合體，在管內(nèi)注入特殊液體，導電性高分子在溶液中釋放出離子，在電流的刺激下完成伸縮動作。通過控制電流強弱可以調整離子的數(shù)量，可以改變?nèi)嗽旒∪獾纳炜s性，使人造肌肉更加接近人體肌肉的功能。目前，人造肌肉所具有的功能雖然和人體肌肉尚存差距，但人造肌肉的“力量”卻遠超人體肌肉。一根直徑為0.25毫米的管狀導電塑料可承重20克，集束而成的人造肌肉比人體肌肉的力量強壯數(shù)十倍，可謂是超級肌肉。如果把超級肌肉裝到機器人身上，機器人將變成“超人”。當然，超級肌肉不但可以安裝到機器人身上，還可以安裝到汽車上。

節(jié)食 好幫手

受到巴普洛夫條件反射實驗的啟發(fā)，美國的一家公司研制了這款“手腕上的私人教練”，用以幫助那些暴飲暴食的人或貪食癥患者改變不良習慣。不過，這位“教練”的訓練似乎有那么一丁點殘酷。一旦佩戴者出現(xiàn)過分且不必要的進食行為，“教練”便會自動觸發(fā)2毫安的電擊。憑借電擊療法，使佩戴者養(yǎng)成良好的飲食習慣。

該腕帶將使壞習慣與電擊帶來的不愉快體驗之間建立有效關聯(lián)（條件反射），逐步幫助使用者減少壞習慣的發(fā)生次數(shù)，進而杜絕其發(fā)生。未來，它還能幫助你遠離網(wǎng)絡成癮、過度游戲、抽煙酗酒等惡習。

打針“創(chuàng)可貼”

你怕打針嗎？告訴你個好消息：位于英國北愛爾蘭貝爾法斯特女王大學的研究團隊，最近開發(fā)了一個新產(chǎn)品—用來打針的“創(chuàng)可貼”。用這張“創(chuàng)可貼”打針，一點都不疼哦！

這種“創(chuàng)可貼”中央有一塊僅一角硬幣大小的區(qū)域，上面密布細如牛毛的針頭。貼上它，不僅可以采集組織液用于醫(yī)學檢驗，還可以代替針筒向身體注射藥物，且毫無痛感。

這款“創(chuàng)可貼”的安全性和醫(yī)療效果仍有待檢驗。但這沒有皮肉之苦的注射方式，絕對是個好創(chuàng)意！

可重復擦寫的 紙

美國加利福尼亞大學的一群科研人員發(fā)明了這款真正意義上的“可重復擦寫的紙”。這張神奇的紙由多層塑料與玻璃組成，表面涂有光感材料。通過紫外線照射，其表面會發(fā)生氧化還原反應。文字就能在這個過程中被“印刷”到這張紙的表面。抹去這些文字也相當方便，只需將紙置于115℃的環(huán)境下，不消片刻文字便蕩然無存。

酷比看點

這款紙重復擦寫20次后，清晰度和對比度依舊不變。如何提高它的可擦寫次數(shù)、擴大其應用規(guī)模，是科研人員下一步要攻克的兩大難題。