鋼鐵之軀、肌肉生長抑制素和超能力

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嬰兒時期,“鋼鐵之軀”乘坐他的父母為他精心準備的火箭逃離了氪星的紅太陽。卡爾-L(但更廣為人知的名字是卡爾-艾爾)在斯莫爾維爾的黃太陽下抵達,最終成為了克拉克·肯特。 自從1938年6月在《動作漫畫》第一期中首次亮相以來,超人已經積累了一長串“超能力”。

不過,對我來說,我真正喜歡的是1940年代廣播劇集中對他的能力的描述。當時,超人被描述為“比子彈還快,比火車還強大,能夠一步躍過高樓大廈”。當你深入研究時,這些描述都與超能力有關。隨著今年夏天《鋼鐵之軀》超人重啟,超能力是本文的重點。

我不得不承認,我一直覺得超人能力的解釋有點可疑。他擁有超能力是因為我們的黃太陽。也就是說,因為他來自一個紅太陽行星(氪星),所以地球的黃太陽以某種方式釋放了某種內在的超能力機制,使超人擁有他所有的……超能力。當然,這有點純粹的逃避現實的樂趣。但如果真的有那麼回事呢?


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我指的不是“黃太陽/紅太陽”之類的東西。您可以諮詢我們“友好的鄰居物理學”教授吉姆·卡卡利奧斯和他的書《超級英雄的物理學》,以瞭解這方面的真實情況。我指的是釋放某些內在機制的那一部分。如果人體內的某些東西可以被釋放——就像解除赫拉克勒斯的束縛一樣——並允許力量顯著增強呢?

這讓我想到了兩種聽起來像超級英雄的蛋白質:肌肉生長抑制素和啟用素 A。這些是“夏龍”——你的細胞分泌的抑制器官過度生長的因素——在你的肌肉中發現。它們基本上是為了將你的肌肉細胞的大小和數量——從而你的整體力量——保持在一定範圍內。由於這些因素起到負向調節肌肉細胞生長的作用,去除這些因素會使肌肉細胞變大並增加數量。這就是“超能力”的來源!

地球上超能力的來源…

肌肉生長抑制素本身在畜牧業和選擇性育種方面有著非常有趣的歷史。儘管當時不叫肌肉生長抑制素,但這種生長因子的作用最早是由英國農民 H. Culley 在 1807 年在牛身上描述為“牛肌肉肥大”。具有肌肉生長抑制素基因缺失的牛看起來異常且過度肌肉發達。如此之多,以至於經常使用“雙肌肉”一詞,因為這種牛看起來和實際情況是骨骼更少,脂肪更少,肌肉比“正常”牛多得多。

到目前為止,這種突變,以及最近發現的啟用素 A 突變,已在許多哺乳動物中得到證實,包括齧齒動物、狗、豬、綿羊,以及——請注意——人類。事實上,我將此作為我第一本書中蝙蝠俠能力遺傳基礎的一部分

Schuelke 及其同事在 2004 年提供了人類肌肉生長抑制素基因缺失的最佳例子。該圖來自該研究,顯示了該兒童 6 天大時(左側)和 7 個月大時(右側)的影像。箭頭指向臀部和小腿肌肉組織的明顯增加。超聲影像顯示了肌肉的區域和大小(F = 股骨,VL、VI、VM 和 RF 都是“股四頭肌”膝伸肌群的一部分),左側為具有突變的兒童,右側為沒有突變的同齡兒童。這個男孩繼續正常發育,但力量大大增強。事實上,在 4 歲半時,這個孩子可以用手臂向兩側伸直的方式舉起兩個 3 公斤的啞鈴!

但是,還有更多。到目前為止的故事……你的力量是你肌肉細胞數量和大小的函式。而你肌肉細胞的大小和數量是由肌肉生長抑制素和啟用素 A 調節的。如果還有什麼東西也在守護著守護者呢?好吧,葉酸似乎符合這個要求。這意味著可能有一種方法可以關閉控制肌肉力量的基因開關。也許吧。

超級英雄基因工程……我們想要超級充能什麼?

最近的進展已經解碼了與人體許多身體系統高效能相關的基因。這為我們提供了一種關於我們想要有目的地突變的路線圖。超能力是一個很好的起點。

首先,要注意一點。故意誘導這些生長因子發生基因操作的長期影響尚不清楚。而且尚未在人體臨床應用。但已經在猴子身上進行了試驗。

沒錯。我們離超強壯的猴子不遠了。順便說一下,我不得不承認這實際上讓我有點害怕。這是因為我從 5 歲第一次看《綠野仙蹤》時就對猴子產生了一種感覺。當時的情景是西方惡巫婆召喚她的飛猴(好吧,實際上叫做“有翼猴子”)。那些令人毛骨悚然的猴子擊敗了溫基人、偉大的奧茲並綁架了多蘿西。當那些有翼靈長類動物從屋頂上湧出來帶走多蘿西時,我當時就覺得,現在仍然覺得——猴子不應該飛。

2009 年,俄亥俄州全國兒童醫院基因治療中心和俄亥俄州立大學的研究科學家沒有追求飛行能力,而是追求肌肉力量。他們使用病毒(病毒載體)將人類葉酸基因插入獼猴的膝伸肌中。記住,葉酸的作用是阻止肌肉生長抑制素的活動。換句話說,移除肌肉生長的剎車。

這種基因插入永久性地改變了猴子的肌肉特性。肌肉生長了大約 25%,比正常肌肉更強壯。這種實驗以前在其他動物(如小鼠)身上進行過,但這是首次在非人類靈長類動物身上成功展示。它暗示了未來在人類身上(以及更遠的領域)的可能應用。

這就是我對卡爾-艾爾在我們的黃太陽下獲得超能力的科學解釋。利用漫畫書中有意為之的懷疑態度,並假設氪星人和人類具有相似的生理機能,也許我們黃太陽的輻射激活了某種表觀遺傳機制,最終導致克拉克·肯特身體的所有肌肉中葉酸表達增加。瞧。超能力。或者說是超能力弱化版,因為力量增幅沒有達到我們在超人身上最終看到的 100 倍或更高。

但這只是一個開始。而且,更重要的是,這種方法具有巨大的潛力,可以改善患有退行性肌肉疾病的人的肌肉質量和功能。超人肯定會贊同。

 

E. Paul Zehr is professor of neuroscience and kinesiology at the University of Victoria in British Columbia. His research focuses on the neural control of arm and leg movement during gait and recovery of walking after neurotrauma. His recent pop-sci books include "Becoming Batman: The Possibility of a Superhero (2008)", "Inventing Iron Man: The Possibility of a Human Machine (2011)", "Project Superhero (2014)", and "Chasing Captain America: How Advances in Science, Engineering and Biotechnology Will Produce a Superhuman (2018)". In 2012 he won the University of Victoria Craigdarroch Research Communications Award for Knowledge Mobilization and in 2015 the Science Educator Award from the Society for Neuroscience. Project Superhero won the 2015 Silver Medal for teen fiction from the Independent Book Sellers of North America. Paul is also a regular speaker at San Diego International Comic-Con, New York Comic-Con, and Wonder Con. He has a popular neuroscience blog "Black Belt Brain" at Psychology Today.

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