史峰

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，這種現象是因為動物軀體內部有“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)現伽伐尼的解釋是錯誤的，伏特的新發(fā)現是青蛙肌肉中的液體讓金屬產生了電流。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……

寒戰(zhàn)蘊藏的秘密

天冷的時候，肌肉會有收縮抖動的現象，俗稱“寒戰(zhàn)”。并非每個人都會追問為什么會有這樣的生理現象。1910年的一天，英國科學家希爾經歷了一次寒戰(zhàn)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)現肌肉既是“運動器官”又是“產熱器官”的秘密后，新的疑問產生了：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”的裝置探索肌肉產熱的秘密。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反復檢測肌肉運動時熱量的產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據，揭開了肌肉產熱的謎底。

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”，馬拉松運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。經過一番篩選，研究者發(fā)現，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?？磥硎荌L-15Rα基因產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。科學家分析了一些世界級運動員的基因數據后發(fā)現，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，即使不經過艱苦訓練，也能使肌肉耐力變得強大起來，從而跑馬拉松就沒有問題了。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，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，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。

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實。神話里那個鬧海的哪吒不是被“整死”了嗎？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?？蛇z憾的是，這些機器人與“人樣”相去甚遠。機器人沒有“人樣”是因為它們缺少肌肉組織的覆蓋，而只要造出“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，通過電流刺激，可使高分子材料自動伸縮和彎曲?；凇坝行┓墙饘俨牧夏茉陔娏鞯淖饔孟庐a生變形”的重要發(fā)現，科學家踏上了人造肌肉的科技征程。

經過幾十年的努力，人造肌肉正越來越成熟。人造肌肉是這樣制造的：把管狀導電塑料集束成肌肉一樣的復合體，在管內注入特殊液體，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量，從而改變人造肌肉的伸縮性，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，將其集束而成的人造肌肉比人體肌肉的力量強壯數十倍，可謂超級肌肉。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。

汽車制造商對人造肌肉也很感興趣，傳統汽車通常需要50～100個驅動傳動裝置，可謂復雜。如果這些裝置改用人造肌肉做驅動力，不但可增強耐磨性，還可以提高汽車功率。不管在軍事領域，還是在商業(yè)制造領域，人造肌肉的應用前景都十分廣闊。到時，機械產品不需要齒輪，也不需要軸承了。人造肌肉將革新制造業(yè)模式，給我們的生活帶來天翻地覆的變化。