當老鼠擁有“鷹眼”，人類世界會發(fā)生什么變化？

提到雙眼改造，大家腦海里會浮現(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的，恐怕要數(shù)漫威中的“鷹眼”了。

鷹眼的眼睛能適應各種環(huán)境，不論是陽光、黑暗還是迷霧，都能看得清清楚楚。誰能想到了，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，是接受了一場政府的實驗性視力手術。

而原本只存在在英雄漫畫中的“超能力”，最近就被科學家賦予了小老鼠。

3月1日，國際學術期刊 Cell 雜志發(fā)表了一篇論文，來自中國科技大學和美國馬薩諸塞大學醫(yī)學院的研究人員，通過向小鼠眼內注射 pbUCNPs 納米顆粒來增強小鼠的視力，使其能夠在保持正常視力的同時，看到近紅外光（NIR），這遠遠超出了人眼可見光的范疇。

那么，這項生物改造技術會給人類帶來怎樣的影響，又將如何進入現(xiàn)實呢？

人體視覺增強：重要但略顯遙遠的技術

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

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

但世界上還存在著很多對人類來說難以窺視、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，都會發(fā)出紅外線，因此，對近紅外光探測和感應可以獲得大量信息，對于夜視、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確地識別出物體。

然而在目前的人體視覺增強技術中，可以接收視覺影像的眼內植入技術，主要作用是幫助人類恢復并提升視力。

像是2015年，加拿大研究出一種新的仿生鏡片，眼內植入這種鏡片后，視力有問題的人能將視力恢復到最佳水平。顯然，該技術只是幫助人類恢復能力，對于感知近紅外光這種“超能力”還無能為力。

那么依賴外部可穿戴設備，比如夜視眼鏡，能解決問題嗎？

2014年，美國密歇根大學的科學家將可感應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險，可能帶有難以明確的副作用，用健康的受試者來進行試驗，顯然違背了科學倫理。

另外，即使真的投入使用，也要面對很多物理和生理限制，比如維護、更新成本，穩(wěn)定性問題，如果在任務過程中被破壞或脫落，如何啟動預案等等。

因此，盡管現(xiàn)有的視覺增強技術可以幫助大眾和特種人群了解和感知原來無法直接觀察的環(huán)境，但問題和麻煩也都很多。那么，有沒有一種視覺增強方法，可以低風險地直接作用于眼部呢？

現(xiàn)在有了。

“鷹眼”實驗：一場基于老鼠的超能力改造

最近，來自中國科技大學的薛天和麻省醫(yī)學院（Massachusetts Medical School）韓剛領導的的科研小組，開發(fā)出了能夠配合眼睛結構的納米技術。

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

通過下圖，我們可以看到實驗的幾個重點步驟：

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

2.測試pbUCNPs的轉換性能?？茖W家將這種微粒注射到人眼中并附著在感光細胞上，實驗證明視網(wǎng)膜的感光細胞能將紅外光轉換為綠色可見光，效果十分顯著。

3.進行小鼠實驗。和人類一樣，老鼠在自然狀態(tài)下也無法看見紅外線?？茖W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，并對它們進行了一系列測試。

結果顯示，被注射了納米微粒的小白鼠，瞳孔在紅外光照射下會出現(xiàn)收縮的情況，而且，它們還會避開被紅外光照亮的盒子，尋找另一個黑暗的盒子來居住，說明其順利接收到了光信號。相對應的，注射了緩沖劑的對照組小鼠則對此毫無反應。

實驗還進一步發(fā)現(xiàn)，被“改造”的小白鼠不僅能夠探測到近紅外光的存在，大腦還能夠理解這些信息。

科學家們?yōu)槔鲜笤O計了一系列迷宮任務，老鼠們在正常光照條件下，不僅能夠看到紅外線，還能夠利用NIR分辨形狀來走出迷宮。

更重要的是，盡管注射pbUCNPs 納米顆粒會帶來一些副作用，比如極少數(shù)情況下會使角膜變得渾濁，但概率并不明顯，并不會給視網(wǎng)膜結構造成損傷，不良反應往往會在注射后的1-2周消失。而每次注射一次，紅外視覺的效果能保持十周之久，最后會直接從眼睛里被沖走。

如此看來，距離實現(xiàn)“鷹眼”的特異功能也并不遙遠了吧？

引人遐想的人體視覺2.0改造計劃？

至此，我們可以簡單總結一下這種新型的生物集成納米技術增強方式的核心優(yōu)勢：

1.可見光-近紅外光兼容，不影響自然視覺的功能，同時又具有足夠的特異性；

2.副作用微小、可控、可逆，不會對生理器質產(chǎn)生危害，應用收益足以抵消潛在風險；

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

得益于優(yōu)秀的實驗表現(xiàn)，基于分子納米技術的NIR視覺增強，極大可能在人類社會創(chuàng)造無與倫比的價值。

首先，因為實現(xiàn)成本和條件不再苛刻，使得普通人也有可能因這項技術而獲益，比如用來治療一些人類紅色視力缺陷的相關疾病。

另外，在加密、安保和軍事行動中，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，不需要探測器和攝像機，自然也就無需考慮外部電源、意外損壞等問題，在執(zhí)行任務時更有優(yōu)勢。

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

想象一下，未來通過分子納米顆粒在人類眼睛內傳遞藥物，用來解決視覺領域的疑難雜癥；或是進化為可以感知波長更長的光（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……會不會從根本上刷新我們對世界的認知呢？

更為關鍵的是，這項技術應用于人體幾乎不會產(chǎn)生副作用，總被詬病的人體增強所產(chǎn)生的負面效應和不確定性，也得以瓦解。

無論是形而上的倫理層面，還是形而下的實踐層面，都獲得了有效而合理的預期，總體來看，分子納米技術之于人體增強的價值，已經(jīng)不言而喻。

那么，距離人類變身“鷹眼”還有多遠呢？

看似很近，其實還很遠：人類與超能力

具體到視覺增強領域，雖說老鼠和人類的眼睛非常相似，但還是有許多不同，比如人眼視覺會調動更多的視錐細胞。

想要真正將這項技術工程化并應用于人眼，還有許多工作需要做，比如微調納米粒子的發(fā)射光譜等等。看起來，技術成熟似乎已經(jīng)遙遙在望了。

不難發(fā)現(xiàn)，這項突破的最大功臣，就是分子納米技術。

作為一種前沿的制造技術，分子納米技術（Molecular nanotechnology，縮寫為MNT）可以通過確定性過程去控制分子反應，從而得到可預期的化學反應。

MNT的優(yōu)點是什么呢？傳統(tǒng)化學反應完全是碰運氣，不精確的過程產(chǎn)生不精確的結果。但在作用于醫(yī)療、制造等環(huán)境中，納米顆粒和機器人往往需要精準可控的變化和自我復制能力，才能保證在解決問題的同時不制造新的問題。

比如說前面納米微粒UCNPs與ConA結合所得到具有光波長轉換能力的pbUCNPs 顆粒，還有一些納米機器人可以很快對傷口完成可靠而無痛的修復及處理。甚至讓煤炭變成鉆石，糾正基因缺陷延長人類的壽命等等，這些從理論上都是可行的。

但實現(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自我復制，否則就會像病毒、癌細胞攻擊人體一樣難以收場。

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

高端分子納米技術遇到的主要障礙之一，是缺乏一種在分子/原子尺度上搭建結構的有效方法，尤其是在無法可靠地預測的情況下，只能在理論上進行計算。

第二個困難就是計算難度。模仿生物進化的納米級MNT，從零開始設計一個復雜系統(tǒng)是一個非常龐大的工作。

生物進化的過程是有機體的隨機組合變化，并隨時提出不太成功的變異體。MNT工程設計也遵循這一過程，但手動設計一個涉及齒輪或軸承的原子結構，可能需要幾個星期，更復雜的部件可能需要更久。

要命的是，MNT結構無法通過后期修補來“變廢為寶”，也就是說，一旦出錯，長時間的投入和探索都打了水漂。顯然，MNT需要更龐大的計算能力與其他控制方法。

目前有幾條希望之路，一是合成化學物質，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，幫助引導納米粒子進入眼中的感光細胞或光感受器，通過巧妙的化學設計產(chǎn)生新的變化。

另一個則是生物化學。通過核糖體讓納米分子擁有更多的通用能力，比如讓DNA擔任其他分子的“標記”，這些分子只是組成標記所需的化合物，這樣就能夠通過DNA來控制各種分子化合物了。這就需要DNA分子計算機、生物計算機這些“最強輔助”了。

一旦DNA計算技術全面成熟，那么不僅分子納米技術能夠出現(xiàn)質的飛躍，飽受質疑的植入型增強技術，也將變得非常簡單。未來向大腦植入以DNA為基礎的人造智能芯片，就像接種疫苗一樣so easy。

當然，從根本上說，所有的技術都是雙刃劍。新的技術能力必然伴隨著新的風險，也伴隨著管理風險的新責任。分子納米技術與其他技術一樣，必須認真考慮在人體增強上濫用的風險。

當它在醫(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人體的身體和心理機能，必然會引發(fā)“增強后分化”的不平等風險，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)社會及其未來》一書中也曾提到：很少人會反對消滅某種遺傳病的基因技術，但是大量的基因修改，會使人變成一種人工設計制造的產(chǎn)品，而不是自然的創(chuàng)造物。

等到那時，人類如何理解人與機器、生命體與工業(yè)產(chǎn)品之間的界限和關系，也將是一個非常復雜的哲學命題。

因此，政府和科研工作者對于新興的納米技術，都必須建立合理的風險評估機制和職業(yè)道德控制，進行深思熟慮的監(jiān)管、監(jiān)測。

回顧整個人類歷史，技術始終都是在進步的，既然退步不可能發(fā)生，那么對于大眾來講，需要的既不是草木皆兵地放大風險，也不是自以為是地輕視它們。讓技術一直可控地造福人類，是我們在自制的信念下所能抵達的最美好的彼岸。

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