當(dāng)老鼠擁有“鷹眼”，人類世界會(huì)發(fā)生什么變化？

提到雙眼改造，大家腦海里會(huì)浮現(xiàn)出怎樣的形象？是煉丹爐里真火焚燒的孫悟空？還是天賦異稟的葫蘆娃？其中最接近人間真實(shí)的，恐怕要數(shù)漫威中的“鷹眼”了。

鷹眼的眼睛能適應(yīng)各種環(huán)境，不論是陽(yáng)光、黑暗還是迷霧，都能看得清清楚楚。誰(shuí)能想到了，視力如此優(yōu)秀的鷹眼，在《暮狼尋鄉(xiāng)》中卻是一個(gè)雙目近乎失明的青光眼。而讓他的眼睛變得如此逆天的，是接受了一場(chǎng)政府的實(shí)驗(yàn)性視力手術(shù)。

而原本只存在在英雄漫畫(huà)中的“超能力”，最近就被科學(xué)家賦予了小老鼠。

3月1日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊 Cell 雜志發(fā)表了一篇論文，來(lái)自中國(guó)科技大學(xué)和美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員，通過(guò)向小鼠眼內(nèi)注射 pbUCNPs 納米顆粒來(lái)增強(qiáng)小鼠的視力，使其能夠在保持正常視力的同時(shí)，看到近紅外光（NIR），這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人眼可見(jiàn)光的范疇。

那么，這項(xiàng)生物改造技術(shù)會(huì)給人類帶來(lái)怎樣的影響，又將如何進(jìn)入現(xiàn)實(shí)呢？

人體視覺(jué)增強(qiáng)：重要但略顯遙遠(yuǎn)的技術(shù)

在解析老鼠的“超能力”之前，不妨先來(lái)了解一下，人類在感知近紅外光上，有哪些限制和難點(diǎn)。

一般來(lái)說(shuō)，正常視力的人眼，可以感知的電磁波波長(zhǎng)大約在 400～760nm 之間，也被成為可見(jiàn)光區(qū)域。

但世界上還存在著很多對(duì)人類來(lái)說(shuō)難以窺視、卻又非常重要的電磁波，近紅外光就是其中一種。

一切能夠釋放熱量的物體，都會(huì)發(fā)出紅外線，因此，對(duì)近紅外光探測(cè)和感應(yīng)可以獲得大量信息，對(duì)于夜視、安防、作戰(zhàn)等影像處理有著絕佳的意義。有紅色色盲的人，在近紅外線的幫助下也能準(zhǔn)確地識(shí)別出物體。

然而在目前的人體視覺(jué)增強(qiáng)技術(shù)中，可以接收視覺(jué)影像的眼內(nèi)植入技術(shù)，主要作用是幫助人類恢復(fù)并提升視力。

像是2015年，加拿大研究出一種新的仿生鏡片，眼內(nèi)植入這種鏡片后，視力有問(wèn)題的人能將視力恢復(fù)到最佳水平。顯然，該技術(shù)只是幫助人類恢復(fù)能力，對(duì)于感知近紅外光這種“超能力”還無(wú)能為力。

那么依賴外部可穿戴設(shè)備，比如夜視眼鏡，能解決問(wèn)題嗎？

2014年，美國(guó)密歇根大學(xué)的科學(xué)家將可感應(yīng)光子的石墨烯薄層嵌入到鏡片之中，發(fā)明了一種夜視隱形眼鏡，能夠吸收紫外線至遠(yuǎn)紅外線的光譜，讓軍人擁有“紅外夜視”的能力。

但值得注意的是，這些解決方案都有一定人體排異風(fēng)險(xiǎn)，可能帶有難以明確的副作用，用健康的受試者來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，顯然違背了科學(xué)倫理。

另外，即使真的投入使用，也要面對(duì)很多物理和生理限制，比如維護(hù)、更新成本，穩(wěn)定性問(wèn)題，如果在任務(wù)過(guò)程中被破壞或脫落，如何啟動(dòng)預(yù)案等等。

因此，盡管現(xiàn)有的視覺(jué)增強(qiáng)技術(shù)可以幫助大眾和特種人群了解和感知原來(lái)無(wú)法直接觀察的環(huán)境，但問(wèn)題和麻煩也都很多。那么，有沒(méi)有一種視覺(jué)增強(qiáng)方法，可以低風(fēng)險(xiǎn)地直接作用于眼部呢？

現(xiàn)在有了。

“鷹眼”實(shí)驗(yàn)：一場(chǎng)基于老鼠的超能力改造

最近，來(lái)自中國(guó)科技大學(xué)的薛天和麻省醫(yī)學(xué)院（Massachusetts Medical School）韓剛領(lǐng)導(dǎo)的的科研小組，開(kāi)發(fā)出了能夠配合眼睛結(jié)構(gòu)的納米技術(shù)。

他們改造的 pbUCNPs 納米顆粒，可以緊緊地固定在視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞上，充當(dāng)微型 NIR 光傳感器。當(dāng)近紅外光照射到視網(wǎng)膜上時(shí)，納米粒子能夠捕獲波長(zhǎng)980nm的紅外光，并將其轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng) 535nm的可見(jiàn)光，附近的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞會(huì)將短波可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換為大腦所能夠理解的信息。

通過(guò)下圖，我們可以看到實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)重點(diǎn)步驟：

1.改造納米微粒。將增頻轉(zhuǎn)換納米微粒（upconversion nanoparticles，簡(jiǎn)稱UCNPs）與伴刀球狀蛋白A（ConA）相結(jié)合，得到了光感受器附著的pbUCNPs 顆粒。

2.測(cè)試pbUCNPs的轉(zhuǎn)換性能?？茖W(xué)家將這種微粒注射到人眼中并附著在感光細(xì)胞上，實(shí)驗(yàn)證明視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞能將紅外光轉(zhuǎn)換為綠色可見(jiàn)光，效果十分顯著。

3.進(jìn)行小鼠實(shí)驗(yàn)。和人類一樣，老鼠在自然狀態(tài)下也無(wú)法看見(jiàn)紅外線。科學(xué)家將pbUCNPs 納米顆粒溶解在 PBS（磷酸鹽緩沖生理鹽水）中，然后注射到小鼠的視網(wǎng)膜下方，并對(duì)它們進(jìn)行了一系列測(cè)試。

結(jié)果顯示，被注射了納米微粒的小白鼠，瞳孔在紅外光照射下會(huì)出現(xiàn)收縮的情況，而且，它們還會(huì)避開(kāi)被紅外光照亮的盒子，尋找另一個(gè)黑暗的盒子來(lái)居住，說(shuō)明其順利接收到了光信號(hào)。相對(duì)應(yīng)的，注射了緩沖劑的對(duì)照組小鼠則對(duì)此毫無(wú)反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，被“改造”的小白鼠不僅能夠探測(cè)到近紅外光的存在，大腦還能夠理解這些信息。

科學(xué)家們?yōu)槔鲜笤O(shè)計(jì)了一系列迷宮任務(wù)，老鼠們?cè)谡９庹諚l件下，不僅能夠看到紅外線，還能夠利用NIR分辨形狀來(lái)走出迷宮。

更重要的是，盡管注射pbUCNPs 納米顆粒會(huì)帶來(lái)一些副作用，比如極少數(shù)情況下會(huì)使角膜變得渾濁，但概率并不明顯，并不會(huì)給視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)造成損傷，不良反應(yīng)往往會(huì)在注射后的1-2周消失。而每次注射一次，紅外視覺(jué)的效果能保持十周之久，最后會(huì)直接從眼睛里被沖走。

如此看來(lái)，距離實(shí)現(xiàn)“鷹眼”的特異功能也并不遙遠(yuǎn)了吧？

引人遐想的人體視覺(jué)2.0改造計(jì)劃？

至此，我們可以簡(jiǎn)單總結(jié)一下這種新型的生物集成納米技術(shù)增強(qiáng)方式的核心優(yōu)勢(shì)：

1.可見(jiàn)光-近紅外光兼容，不影響自然視覺(jué)的功能，同時(shí)又具有足夠的特異性；

2.副作用微小、可控、可逆，不會(huì)對(duì)生理器質(zhì)產(chǎn)生危害，應(yīng)用收益足以抵消潛在風(fēng)險(xiǎn)；

3.大規(guī)模應(yīng)用成本足夠低廉。這種分子納米微粒可以很容易地進(jìn)行大量生產(chǎn)，比起需要復(fù)雜工程支持的可穿戴設(shè)備和芯片植入等，應(yīng)用門(mén)檻更低。

得益于優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，基于分子納米技術(shù)的NIR視覺(jué)增強(qiáng)，極大可能在人類社會(huì)創(chuàng)造無(wú)與倫比的價(jià)值。

首先，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)成本和條件不再苛刻，使得普通人也有可能因這項(xiàng)技術(shù)而獲益，比如用來(lái)治療一些人類紅色視力缺陷的相關(guān)疾病。

另外，在加密、安保和軍事行動(dòng)中，接受了注射的人員能夠直接憑借肉眼就能夠順利獲取信息，不需要探測(cè)器和攝像機(jī)，自然也就無(wú)需考慮外部電源、意外損壞等問(wèn)題，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)更有優(yōu)勢(shì)。

相比識(shí)別近紅外光的“超視力”，這項(xiàng)技術(shù)真正激動(dòng)人心的地方，在于找到了一條突破生物感官限制的新途徑。

想象一下，未來(lái)通過(guò)分子納米顆粒在人類眼睛內(nèi)傳遞藥物，用來(lái)解決視覺(jué)領(lǐng)域的疑難雜癥；或是進(jìn)化為可以感知波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光（比如紫外光譜），人類可以用肉眼看到以前隱藏在宇宙中的奧秘與聯(lián)系……會(huì)不會(huì)從根本上刷新我們對(duì)世界的認(rèn)知呢？

更為關(guān)鍵的是，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于人體幾乎不會(huì)產(chǎn)生副作用，總被詬病的人體增強(qiáng)所產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)和不確定性，也得以瓦解。

無(wú)論是形而上的倫理層面，還是形而下的實(shí)踐層面，都獲得了有效而合理的預(yù)期，總體來(lái)看，分子納米技術(shù)之于人體增強(qiáng)的價(jià)值，已經(jīng)不言而喻。

那么，距離人類變身“鷹眼”還有多遠(yuǎn)呢？

看似很近，其實(shí)還很遠(yuǎn)：人類與超能力

具體到視覺(jué)增強(qiáng)領(lǐng)域，雖說(shuō)老鼠和人類的眼睛非常相似，但還是有許多不同，比如人眼視覺(jué)會(huì)調(diào)動(dòng)更多的視錐細(xì)胞。

想要真正將這項(xiàng)技術(shù)工程化并應(yīng)用于人眼，還有許多工作需要做，比如微調(diào)納米粒子的發(fā)射光譜等等?？雌饋?lái)，技術(shù)成熟似乎已經(jīng)遙遙在望了。

不難發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)突破的最大功臣，就是分子納米技術(shù)。

作為一種前沿的制造技術(shù)，分子納米技術(shù)（Molecular nanotechnology，縮寫(xiě)為MNT）可以通過(guò)確定性過(guò)程去控制分子反應(yīng)，從而得到可預(yù)期的化學(xué)反應(yīng)。

MNT的優(yōu)點(diǎn)是什么呢？傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)完全是碰運(yùn)氣，不精確的過(guò)程產(chǎn)生不精確的結(jié)果。但在作用于醫(yī)療、制造等環(huán)境中，納米顆粒和機(jī)器人往往需要精準(zhǔn)可控的變化和自我復(fù)制能力，才能保證在解決問(wèn)題的同時(shí)不制造新的問(wèn)題。

比如說(shuō)前面納米微粒UCNPs與ConA結(jié)合所得到具有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力的pbUCNPs 顆粒，還有一些納米機(jī)器人可以很快對(duì)傷口完成可靠而無(wú)痛的修復(fù)及處理。甚至讓煤炭變成鉆石，糾正基因缺陷延長(zhǎng)人類的壽命等等，這些從理論上都是可行的。

但實(shí)現(xiàn)這一切的前提是，納米顆粒只在受控制和安全的條件下才會(huì)自我復(fù)制，否則就會(huì)像病毒、癌細(xì)胞攻擊人體一樣難以收?qǐng)觥?/p>

顯然，這一任務(wù)和孫悟空七十二變的難度不相上下了。因此，1986年美國(guó)科學(xué)家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的發(fā)動(dòng)機(jī)》一書(shū)中提出分子納米技術(shù)之后，所取得的突破一直非常有限，尚停留在比較初級(jí)的技術(shù)性能上。

高端分子納米技術(shù)遇到的主要障礙之一，是缺乏一種在分子/原子尺度上搭建結(jié)構(gòu)的有效方法，尤其是在無(wú)法可靠地預(yù)測(cè)的情況下，只能在理論上進(jìn)行計(jì)算。

第二個(gè)困難就是計(jì)算難度。模仿生物進(jìn)化的納米級(jí)MNT，從零開(kāi)始設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大的工作。

生物進(jìn)化的過(guò)程是有機(jī)體的隨機(jī)組合變化，并隨時(shí)提出不太成功的變異體。MNT工程設(shè)計(jì)也遵循這一過(guò)程，但手動(dòng)設(shè)計(jì)一個(gè)涉及齒輪或軸承的原子結(jié)構(gòu)，可能需要幾個(gè)星期，更復(fù)雜的部件可能需要更久。

要命的是，MNT結(jié)構(gòu)無(wú)法通過(guò)后期修補(bǔ)來(lái)“變廢為寶”，也就是說(shuō)，一旦出錯(cuò)，長(zhǎng)時(shí)間的投入和探索都打了水漂。顯然，MNT需要更龐大的計(jì)算能力與其他控制方法。

目前有幾條希望之路，一是合成化學(xué)物質(zhì)，讓老鼠擁有“鷹眼”的pbUCNPs 納米顆粒，就屬于這一類，ConA蛋白附著在微粒上，幫助引導(dǎo)納米粒子進(jìn)入眼中的感光細(xì)胞或光感受器，通過(guò)巧妙的化學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)生新的變化。

另一個(gè)則是生物化學(xué)。通過(guò)核糖體讓納米分子擁有更多的通用能力，比如讓DNA擔(dān)任其他分子的“標(biāo)記”，這些分子只是組成標(biāo)記所需的化合物，這樣就能夠通過(guò)DNA來(lái)控制各種分子化合物了。這就需要DNA分子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)這些“最強(qiáng)輔助”了。

一旦DNA計(jì)算技術(shù)全面成熟，那么不僅分子納米技術(shù)能夠出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，飽受質(zhì)疑的植入型增強(qiáng)技術(shù)，也將變得非常簡(jiǎn)單。未來(lái)向大腦植入以DNA為基礎(chǔ)的人造智能芯片，就像接種疫苗一樣so easy。

當(dāng)然，從根本上說(shuō)，所有的技術(shù)都是雙刃劍。新的技術(shù)能力必然伴隨著新的風(fēng)險(xiǎn)，也伴隨著管理風(fēng)險(xiǎn)的新責(zé)任。分子納米技術(shù)與其他技術(shù)一樣，必須認(rèn)真考慮在人體增強(qiáng)上濫用的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)它在醫(yī)療上的作用超越了傳統(tǒng)醫(yī)療所追求的治愈，而走向超自然地加強(qiáng)人體的身體和心理機(jī)能，必然會(huì)引發(fā)“增強(qiáng)后分化”的不平等風(fēng)險(xiǎn)，甚至可能出現(xiàn)新的侵略和奴役行為，危及普通人的生存環(huán)境。

《論工業(yè)社會(huì)及其未來(lái)》一書(shū)中也曾提到：很少人會(huì)反對(duì)消滅某種遺傳病的基因技術(shù)，但是大量的基因修改，會(huì)使人變成一種人工設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品，而不是自然的創(chuàng)造物。

等到那時(shí)，人類如何理解人與機(jī)器、生命體與工業(yè)產(chǎn)品之間的界限和關(guān)系，也將是一個(gè)非常復(fù)雜的哲學(xué)命題。

因此，政府和科研工作者對(duì)于新興的納米技術(shù)，都必須建立合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制和職業(yè)道德控制，進(jìn)行深思熟慮的監(jiān)管、監(jiān)測(cè)。

回顧整個(gè)人類歷史，技術(shù)始終都是在進(jìn)步的，既然退步不可能發(fā)生，那么對(duì)于大眾來(lái)講，需要的既不是草木皆兵地放大風(fēng)險(xiǎn)，也不是自以為是地輕視它們。讓技術(shù)一直可控地造福人類，是我們?cè)谧灾频男拍钕滤艿诌_(dá)的最美好的彼岸。

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