说服身体重新生成肢体

每年，来自世界各地的研究人员聚集在神经信息处理系统，一个人工智能大会上，讨论自动翻译软件，自驾车和抽象的数学问题。因此，当塔夫茨大学的发展生物学家Michael Levin迈克尔·莱文迈克尔·莱文介绍了蒙特利尔举行的2017年会议。五十一，用浅绿色的眼睛和一个黑胡子，借给他一个淘气的空气，莱文研究尸体如何生长，治愈，并且在某些情况下，再生。他在Facebook的A.i之一等待舞台上等待。研究人员将他介绍给了一个包装的展厅，作为“生活系统媒介的计算”中的专家。

Levin开始谈话，并在他身后的屏幕上出现了一个蠕虫。一些最重要的发现他的职业生涯铰链在平面图上 - 一种扁平虫约2厘米长，在显微镜下，类似于横眼的阴茎的动画片。莱文对平手派感兴趣，因为如果你切断了头，它会增长一个新的;同时，其被切断的头部增长了新的尾巴。研究人员发现，无论你削减多少件普罗尔队的赛车是两百七十九 - 你会得到尽可能多的新蠕虫。不知何故，每个部分都知道重新遗失和建立它。莱文展示了他的观众更加醒目：一个双头平面图的视频。他已经切断了蠕虫的尾巴，然后说服了生物体在其位置生长第二个头。无论额外的头部被切断多少次，它都会恢复回来。

最令人惊讶的部分是莱文没有触及平面病的基因组。相反，他改变了蠕虫的细胞中的电信号。 Levin解释说，通过改变这款电动图案，他将修改了有机体的“记忆”所谓的样子。从本质上讲，他已经重新编程了蠕虫的身体 - 如果他想，他可以转回它。

莱文被邀请到A.I.会议是因为他的工作是生物学和计算机科学之间更广泛的收敛的一部分。在过去的半个世纪中，科学家们来看大脑，占据了大麻的神经互连，作为一种电脑。莱文将这思想延伸到身体;他认为，掌握其组织中的电荷准则将使科学家们将无法预先控制的控制如何以及它们的发展。在他的实验室里，他已经哄骗了青蛙来再生切断的腿，蝌蚪在他们的胃里种植新的眼球。

“再生不仅仅是所谓的下部动物，”莱文说，因为普罗米修斯的形象出现在他身后的屏幕上。鹿可以再生鹿角;人类可以再生肝脏。 “你可能会或可能不知道人类的孩子低于大约七岁到十一到十一的人能够再生他们的指尖，”他告诉观众。为什么人们不能激活人类生长的程序，用于其他身体分裂的四肢，失败的器官，甚至脑组织被中风损坏？

莱文的作品涉及概念转变。我们头脑中的计算机通常与身体的其余部分形成鲜明对比;我们大多数人都不认为肌肉和骨骼作为制作计算。但是我们的伤口如何“知道”如何愈合？我们未出生的身体的组织如何区分并毫无意义地从大脑方向进行形状？当毛虫成为一个蛾时，大多数大脑液化并重建 - 但研究人员发现，可以在变态中保存回忆。 “这是什么告诉我们的？”莱文问道。除此之外，它表明，除了大脑之外的肢体和组织可能能够在一些原始水平，记住，思考和行为。其他研究人员讨论了植物和细菌社区的无脑智力，或者研究了生物电池作为发展机制。但莱文已经刺激了这两种想法，即两种想法可以统一：他辩称，我们的身体中的细​​胞使用生物电来沟通并在他们自己之间做出决定。

Levin的工作在教科书和日本漫画中出现。他每年出版三十至四十篇论文，他的合作者包括生物学家，计算机科学家和哲学家。他正在令人信服越来越多的生物学家，可以破译，甚至可以说，生物电解代码。汤姆斯卡拉克，生物工程师和弗吉尼亚大学研究emeritus的副总裁告诉我，莱文在一个往往的领域发挥了颠覆性作用，以专注于基因如何直接增长。 “他远远超出了”基因制造蛋白质的教条“，蛋白质使细胞表型进行细胞表型，如果你只是理解你所理解的基因和蛋白质，”“Skalak说。

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1988年莱文抵达塔夫斯大学时，他决定在计算机科学中进行专业，以便他可以致力于人工智能。但他也发现自己考虑了所有的生物 - “小机器人” - 似乎包含计算的秘诀。 “有储存记忆的Amoebas，”他当时回忆起来。 “有鸡蛋发展成惊人的仿形生物。”他增加了一个生物学专业。

Levin一直在呼唤研究人员，并阅读他能够在生物电池主题上的一切。他向塔夫茨的生物学家展示了他的阅读列表到苏珊·塞尔斯特;她留下了深刻的印象，但告诉他，她的实验室里没有房间以获得更多的本科生。第二天，她改变了自己的想法。 “我大声对自己说，”我怎么能考虑一位老师，然后把他赶走？“”她告诉我。她叫Levin，他们决定将电磁场应用于海胆胚胎。 “我们发现，果然，它搞砸了发展也很好，”他说。

莱文击中了恩斯特为“不可抑制”。他不仅开始借用设备，而且来自其他实验室的人员：Ernst，现在退休，曾经看到她在她的显微镜上的学生，在莱文的实验上工作。作为一名本科，即使他与父亲跑了一家小型备份 - 软件公司，莱文是两个论文发表的主要作者，也是ernst发表的。当他赢得博士时。在哈佛医学院，1996年，为尸体如何学会区分左右，他的论文顾问遗传学家克利福德·特拉宾队致以祝贺吐司。 “你是最有可能崩溃和燃烧的，再也不会听到，”突文召回说。 “你也是最有可能做一些真正的根本重要的事情，而地球上没有其他人会做出别的，这将真正改变这个领域。”

Levin Ran在哈佛大学的Forsyth Institute的发展 - 生物学实验室，直到他返回Tufts作为教授，2008年。2016年，微软联合创始人保罗·艾伦授予他为期四年，百万美元的补助金，他建立了Allen Discovery Center;它的任务是破解形态发生的代码 - “策划细胞如何沟通以创造和修复复杂解剖形状”的系统。“

当我在大流行前几个月访问塔弗斯的Levin的实验室时，他向下讲述了一座讲述的大厅，占据了他的作品。我们通过了一个行政区域 - “这是人类的空间”，他说 - 然后访问了一个显微镜套房，化学室和大型实验室;最后，我们迈出了“蠕虫世界” - 将工业型孵化器哼唱的房间。莱文通过孵化器的玻璃门指向特花坑容器的架子，每个人都在波兰泉水中举行了数千个平坦的游泳，吃有机牛肝：“美好的生活”，他说。

容器是砂锅菜，填充有浮斑。一些包含奇特的蠕虫，头部尖刺，管状，帽子形状 - 虽然持有着名的双头蠕虫。 “我们在2000年获得了一个蠕虫，我们将其切成碎片，”莱文解释说。蠕虫世界的大多数居民都是同一个父母的后代。

动物发展时，他们不会遵循脚本。相反，回应他们的环境，细胞谈判并感受到最终形式的方式。受精卵分裂，再次分成，创造一个称为囊胚的细胞的空心球;基因指示这些细胞释放化学品，以及其他细胞，对这些化学浓度反应，决定迁移到其他地方或发展到特定类型的组织中。其他影响 - 氧，营养，激素，有时毒素 - 进一步的形状妊娠。

认为基因包含身体的蓝图及其部件是很诱人的。但是，在单元格内部没有用于器官的地图或指令。 “你所做的第一个决定不是行为决策，他们是增长决定，”莱文告诉我，以及最重要的选择 - “你的眼睛去的地方，你的大脑去哪里，哪个部分是一条腿，哪个部分的腿部成为一个手臂“ - 没有中央指令的人。艾伦中心的分子生物学家Kelly McLaughlin解释说，它很简单“服用干细胞，使它们使心脏细胞在盘中跳动。”然而，她继续，“那些心脏细胞是一块细胞，在盘子里跳动，平坦。”通过彼此相互作用，细胞变成三维器官，如水分子形成涡流。

数学家和计算机科学家们掌握了自我组织系统晶体，交通，风暴的语言 - 已经据原来拥有有用的理解发展工具。 “一个是模块化，”莱文表示：系统的元素可以在模块中连接，然后在新的上下文中随时触发“任何地方。”另一个是“测试 - 操作 - 出口”循环：“继续移动，直到解剖学的错误足够小，然后停止。”他说，细胞组能够追随大量不同的计划;他们取决于他们的邻居在做什么。

从蠕虫世界下，莱文向我展示了实验室的微注射室。数以千计的青蛙胚胎每周转移两次，因此研究人员可以分析其发展决策。科学家的第一任务是窃听生物电图案。 2011年，DANY SPENCER ADAMS是一家莱文实验室的POSTDOC，在电压敏感的染料中沐浴了一只青蛙胚胎;在脸部后来形成的组织区域中，她看到了一种电气模式，莱文被描述为类似于“逐个绘画拼图”。这是一张脸的发光形象。

研究人员怀疑，如果他们可以在身体其他地方重新创造这种“电脸”，他们也能够在那里种脸。它们诱导细胞在将成为胚胎的胃部构建额外的离子通道，鼓励眼睛的电影。在他们放置这种逐个数字的斑点中，一些胚胎开发了额外的眼睛。及时，他们的神经系统开始通过脊髓建立光学神经来将新眼睛与脑脊连接到大脑。

好像团队谈过关键词“眼睛”。细胞开始谈论建设一个，以及其他一切。并非所有模式都是简单的解释或创造作为电脸;莱文说，促使缺失耳朵或手的再生可能需要检测和掌握摘要和难以破译的生物电模式。尽管如此，可以找到它们的关键字 - 较小的模式，该模式可以将细胞沿右线舒适。

模式不是激励Co管的唯一途径。 2018年，Levin的团队附有一个含有黄体酮的塑料袖口，一个激素改变了离子渠道的行为，到了一只青蛙曾经有腿的树桩。他们把袖口留在二十四小时，然后观察到一年大约一年。通常，一只丢失腿的青蛙将在其位置再生一个软骨刺。但实验中的青蛙生长了桨状的肢体。大约九个月后，很少脚趾开始出现。莱文认为，最终，同类袖口可以用于人类;你可能会戴几个月，足够长，以说服你的身体重启其增长。 （理想情况下，研究人员也会找到一种速度发展的方法;否则，多年来你会被一只微小的胳膊陷入困境。）

莱文旨在向我展示任何小鼠实验。与“弗兰肯斯坦”中描述的邪说炼金术相比，他厌倦了听到他的工作。 “这个故事是关于科学的不负责任，”他说。虽然他的研究在很多方面不寻常，但它在其对动物的治疗方面是一些估计，美国研究人员每年的二十五万的实验。 “我收到两种类型的电子邮件和电话，”莱文告诉我。 “有些人打电话，说'你是多么敢于做这些事情？”出于各种原因 - 动物权利，玩上帝，无论如何。然后大多数呼叫，他们说，'他妈的是什么让你长时间服用这么长时间，莱文从一个志愿者收到一个呼叫。 “我要去你的实验室，”他回忆起一个说，“我会成为你的豚鼠。我想要我的脚。“

我谈到的任何发育生物学家都没有表达任何怀疑我们有一天能够再生人肢。他们不同意我们需要多长时间了解那里，以及究竟，究竟，再生都会起作用。其他项目探索在移植实验室中的生长身体部位;使用组织细胞3-D-Printing它们;翻转遗传开关（“硕士监管机构”）;或将干细胞注入残留的四肢。该解决方案最终可能涉及技术混合。

莱文的愿景并不局限于肢体再生;他对许多其他形式的形态发生或组织形成感兴趣，以及如何使用计算机进行建模。他把大厅抬到了一个精心般的腰部高机器的房间里闪闪发光。该器件由十二个培养皿组成，悬挂在一系列灯和摄像机上方，这与一组高功率电脑串联。他解释说，该系统旨在衡量蝌蚪和普拉尔的I.Q.

在2018年发表的一项研究中，Levin的团队在尼古丁沐浴了青蛙胚胎。正如他们所预期的那样，青蛙表现出一系列神经畸形，包括缺失的前脑。研究人员

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