[圖文]科學家們創造了完全受他們控制的蠕蟲「小機器人」
研究人員用激光系統(左)刺激線蟲的神經細胞來操控其行為(美國《科學新聞》網站)
題:讓蠕蟲不光可以蠕動(記者勞拉·桑德斯)
科學家們創造了完全受他們控制的蠕蟲「小機器人」。
他們使用的是激光點。他們可以用它來讓蠕蟲左轉、停止或是產卵。研究人員將他們的研究成果發表在1月16日的。
不過,這個叫做CoLBeRT(實時移動與行為控制)的系統並不只是創造一個沒有思維的殭屍蠕蟲。它讓科學家們能夠逐個細胞地分解複雜的行為。
未參與該研究的多倫多大學生物學家威廉·劉說:「這個系統確實很不同尋常。它在理解行為方面取得了重要的進展。」
透明而微小的線蟲特別容易受到用光線進行的意識控制。這種蟲子還有一個好處,那就是研究人員知道其所有302個神經細胞的準確位置。但在此之前,沒有什麼好的辦法來對每個細胞進行研究,尤其是對一個蠕動的動物體內的細胞。
該研究的共同作者、哈佛大學的安德魯·萊費爾說:「這個工具讓我們能夠進入其內部,在動物移動的過程中撥弄和刺激其神經細胞。」
該系統基於新興的光遺傳學領域,在該領域中,光被用來開啟或關閉細胞。萊費爾和他的同事將光敏分子植入蠕蟲體內特定的細胞群中。
隨後,該研究小組開發的一個計算機程序在顯微鏡中定位目標細胞。一旦找到該細胞,程序就引導激光,讓一小束光擊中細胞。
萊費爾說:「我們用光照射神經細胞的時候,我們只對那一個神經細胞進行撞擊,不碰到其他任何東西。」
找到細胞並用光撞擊目標的整個過程約需要20毫秒。隨著蠕蟲位置的改變,其信息反饋給計算機程序,激光會進行調整。如果蠕蟲爬得太遠,裝有馬達的顯微鏡載台會將它拉回來。
威廉·劉說,這種新方法最大的一個好處就是它能用於移動的動物。「這些蟲子不是用什麼東西固定起來的———它們自由移動。能讓你看到這種真正不受約束的有機體的系統並不多。」
由位於亞特蘭大的佐治亞技術學院的傑弗裡·斯特曼領導的另一組科學家則宣佈了一項類似的對蠕蟲進行意識控制的技術,同樣發表在1月16日的《自然/方法學》網絡版上。
威廉·劉說,兩種方法是類似的, CoLBeRT法似乎更快一些,但如果蠕蟲爬行緩慢,那麼斯特曼小組使用的辦法可能在激光瞄準方面更加精確。「兩篇論文對於從整體上理解行為是否都有幫助?的確如此。」