本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
有一天，我希望在我房子的房間裡外都盤繞著一根長管子，裡面裝著微弱發光的藻類培養液。我知道這聽起來很奇怪，但這些微小的生物是生物發光的，因此環保愛好者認為它們可以成為很棒的環保燈。它們利用太陽的能量，這使得它們具有可持續性，而且它們對環境也很敏感——對振動做出反應而發光——因此當有人走進房間時，燈會自動亮起。
我不確定在想要藻類家庭照明解決方案方面我有多麼稀有，但我知道至少還有一個人對這個想法感興趣。我第一次聽到這個概念是一位名叫蕾切爾·阿姆斯特朗的年輕演講者在切爾滕納姆科學節上提出的。我安排在倫敦托特納姆法院路的一家咖啡館與她會面。她看起來很有趣，而且無論如何，我想弄清楚在哪裡可以給自己買到一盞那種時髦的燈。
阿姆斯特朗遲到了 15 分鐘才到，但她迅速解釋說她與一家名為 Sustainable Now Technologies 的公司合作開發燈具，以此彌補了遲到。雖然它們在幾年內不會投入生產，但當我幾天後打電話給公司主管時，他告訴我。幸運的是，我很快發現阿姆斯特朗的理念遠遠超出了家用電器——而且更加有趣。
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儘管阿姆斯特朗之前接受過醫學博士培訓，現在是格林威治大學建築學院的高階教學研究員，但她目前正在攻讀博士學位。她的研究課題聽起來很吸引人：我們如何才能使建築物和城市更“有生命力”；對環境更敏感？她的方法也很不尋常：“我做了很多觀察，”她解釋說，“但由於我觀察的性質，我沒有生成那麼多資料。我的意思是，不清楚到底應該記錄哪些資料”。
如果您看一下阿姆斯特朗的 YouTube 頻道，您就會明白她的意思。她的研究重點是當你將幾滴三摩爾氫氧化鈉溶液滴入一些油中時發生的奇異現象。當阿姆斯特朗加入氫氧化物並架起顯微鏡觀察發生了什麼時，她進入了一個奇異的世界。油和水不混合，因此鹼性溶液的小液滴以乳液的形式分佈在油中。但它們不僅僅是坐在那裡。“它們從不融合，”她說，“但它們會形成菌落、蠕蟲和其他奇怪的結構”。
她無法解釋為什麼會發生這種情況，但她說這揭示了這些型別系統的一個未被賞識的方面：它們可能並不完全活著，但它們有時表現得好像它們活著一樣，令人感到恐懼。透過研究這些簡單但又栩栩如生的液滴，她希望深入瞭解架構如何在非常簡單的系統中自發形成。
阿姆斯特朗用探索的眼光看待這些系統——她說她不會稱自己為“真正的科學家”——但她與真正的科學家合作。馬丁·漢奇克來自南丹麥大學，他也對這些栩栩如生的油水乳液感興趣。一些科學家認為，這些非常簡單的油包水系統可能是生命最初開始的方式，因為細胞最基本的東西也許就是其內容物與外部環境分離，就像這些液滴一樣。漢奇克的工作方式與阿姆斯特朗相反——將油放入水中，而不是將水放入油中。一旦他得到了乳液，他就開始新增東西進去看看會發生什麼。
發生的事情是，液滴很快開始變得非常像生命。它們在培養皿中嗡嗡作響，由簡單化學物質的分解驅動，尋找燃料濃度較高的區域。漢奇克甚至認為他的智慧液滴有一種共同的“語言”。根據 《自然新聞》報道，他“表明液滴過去的行動會影響它們未來的行動，這可以被解釋為一種原始的記憶形式。”
這聽起來令人興奮，確實如此，但漢奇克關於生命起源的工作在科學上是主流。將這些原始細胞（或“原始細胞”）用於建築——正如阿姆斯特朗最終想要做的那樣——聽起來有點牽強。但這就是阿姆斯特朗獨特地位發揮作用的地方：“我的角色是引誘馬丁走出他的框框，”她說。“我承擔風險，所以他的聲譽不會受到任何打擊。這是為了給科學家一個藉口——當他們嘗試古怪的想法時可以躲在後面的東西。”
有很多“有遠見的人”對建造與自然aligned的建築物感興趣，但他們的想法並沒有多少實際意義。阿姆斯特朗對這些人不屑一顧。“這不僅僅是建造一些東西，然後將自然作為事後才想到的東西嫁接進去，”她說，指的是 垂直農場 的支持者。而且——從考慮不周到完全怪異——我們都同意米切爾·約阿希姆的 肉屋 至少是不切實際的。這可能就是像漢奇克這樣的科學家不願意單獨進入“活體建築”領域的原因之一；除了沒有時間之外，與這些“有遠見的人”混在一起也不合適。
但現在我渴望聽到關於我們實際上如何使用活體建築的資訊。這些原始細胞很有趣，但我在想：它們肯定不可能用作建築材料吧？相反，阿姆斯特朗提出了一個我很快就確信是相當好的例證，說明了她如何設想在建築中使用生命系統。這是一個名為“未來威尼斯”的專案，該專案一直在試驗可以拯救這座城市的想法。
威尼斯的問題是它正在下沉。它所建的含水層已被排幹，這意味著對義大利大都市上方的巨大重量幾乎沒有支撐。阿姆斯特朗有一個計劃，呼籲一些原始細胞來幫忙。這個想法是使用一種被設計為厭惡光的原始細胞。因此，它會移動到建築物下方的陰影區域；移動到城市地基所建的木樁上。
在那裡，它們將利用溶解的二氧化碳和礦物質在木樁周圍製造石灰石外殼，使其鈣化並保護它們，同時將城市的負載分散到更寬的表面積上。“我們已經有可以做到這些事情的原始細胞，”阿姆斯特朗說。但如果你住在威尼斯——別擔心——阿姆斯特朗還不會被允許在城市中隨意行動。該專案目前仍處於構思階段，儘管她承認她已經在運河邊嘗試了“一些小實驗”來使用原始細胞。
阿姆斯特朗最大的擔憂之一是她的想法會因為偏見而被忽視。公眾對合成生物學之類的東西的看法並不好（這就是為什麼她更喜歡談論“活體建築”）。“但是，我們為什麼不嘗試使用生物學來做有用的事情呢？”她問道。“我們一直都在使用生物的東西來工作——我的意思是馬匹在很長一段時間裡被用作機器。只是在過去的 150 年裡，我們一直專注於工業革命。這關係到改變人們的理念，讓他們不再害怕合成生物學”。
活體建築的一大優點是它們可以對環境壓力做出反應，而混凝土之類的東西則不能。這在威尼斯尤其重要，威尼斯是一個遭受特別惡劣且快速變化的海水潮汐環境影響的城市。不僅如此，而且由於工業革命期間城市下方的含水層被排空，城市正在緩慢下沉。根據阿姆斯特朗的說法，最近進行了幾次模擬，旨在模擬如果威尼斯下方的含水層被重新注滿會發生什麼情況。
“其中一個變化可能是，實際上，水位會開始下降，”阿姆斯特朗解釋說。“如果這種情況發生，那麼這項技術將不會創造珊瑚礁，而是在支撐威尼斯的木樁周圍創造一種生物混凝土。這很重要，因為如果潮溼的木材暴露在空氣中，它就會開始腐爛。”因此，生物堆積不僅可以作為承重結構，還可以在水位下降的情況下保護木材免於腐爛。
這種事情不會在一夜之間發生。沒有人建議我們下週就將合成“生命”倒入威尼斯的運河中。但該專案充當了燈塔，引導我們走向我們未來可以設想的想法。“這是一個推測性的專案，”阿姆斯特朗說，“但它有真正的實驗：它已經證明了這類工作呈現出的一些可能性。”
最後，我感到阿姆斯特朗有點像女英雄。科學家們越來越需要用實際應用來證明他們工作的合理性。但這可能會導致人們不願意嘗試異想天開的想法——比如使用合成生物學來拯救威尼斯。像阿姆斯特朗這樣有勇氣跳出固有思維模式的人不多。公平地說，這可能應該是這樣的：我們不能都把時間花在夢想這些異想天開的計劃上。但是，如果科學領域不再有想象力，那將真是悲哀的一天。
圖片來源： 蕾切爾·阿姆斯特朗。