肌肉的秘密

1780年，意大利科学家伽伐尼在解剖青蛙时发现，死青蛙的腿部肌肉在接触电火花时会颤动。伽伐尼认为，这种现象是因动物躯体内部有生物电而造成的。后来，意大利科学家伏特多次重复了这个实验，认为伽伐尼的解释是错误的，他发现，青蛙肌肉中的液体让金属产生了电流。

受此启发，伏特于1799年把一块锌板和一块银板同时浸在盐水里，让连接两块金属板的导线中产生电流，这个装置就是“伏特电池”。

没想到电池的发明居然有肌肉的“功劳”。其实，与肌肉相关的趣事不只是电池的发明。

1910年的一天，英国科学家希尔在打了一个寒战后突生疑问：天冷时，肌肉为什么会收缩抖动？这一疑问很快被他解答了——肌肉在收缩抖动时能产生热量，让人体增热御寒。

当希尔发现肌肉既是“运动器官”又是“产热器官”的秘密后，新的疑问产生了：热量既可以源于燃烧，又可以源于摩擦，为什么还会源于肌肉收缩？

从1910年开始，希尔就用一种名为热电偶检流计的装置探究肌肉在运动时产生热量的奥秘。这个看似简单的实验非常枯燥，它要求在1/10秒的短暂时间里，反复检验肌肉运动时热量的产生值和氧气的消耗量。直到1920年，希尔终于获得了有关肌肉产生热量的各项精确数据，揭开了肌肉在运动时产生热量的谜底。

历时10年的发现，让希尔获得了1922年的诺贝尔生理学或医学奖，因为他的研究成果奠定了生理化学的基础。后人沿袭希尔的研究思路，发现生命体是一个复杂的“化学反应堆”，控制着各种各样的化学反应，于是诸多有关生理活动的秘密被人们一一揭开。

大多数人不喜欢长跑，因为长跑会让人觉得很累，这说明多数人的肌肉耐力“不达标”。但马拉松运动员却能在两个多小时里跑完数十公里的路程。那么问题来了，人的肌肉耐力为什么不一样？

为了发现肌肉耐力的秘密，澳大利亚科学家开始寻找掌控肌肉耐力的特殊基因。经过一番筛选，研究者发现，肌肉耐力与一种名为IL-15Rα的基因有关。这种基因能帮助身体产生一种特殊的蛋白质，而这种蛋白质可以降低肌肉的耐力。

科学家运用逆向思维思考：既然IL-15Rα基因的作用是降低肌肉耐力，那么如果摘除这种基因，让身体不再产生抑制肌肉耐力的蛋白质，肌肉耐力就会大增。

科学家先拿小白鼠做实验。先让身体里存在IL-15Rα基因的小白鼠在转笼里跑步，结果小白鼠在转笼里连续跑20分钟就累得不行，之后就跑不动了。紧接着，科学家采用激光灼烧的方法破坏小白鼠体内的IL-15Rα基因，再让小白鼠在转笼里跑步。结果缺失IL-15Rα基因的小白鼠不知疲倦地在转笼里奔跑，即使连续跑几个小时，也没有表现出气喘吁吁的样子，小白鼠变成了肌肉耐力超强的“飞毛腿”。

IL-15Rα基因对人体肌肉的影响与对小白鼠的影响存在着相同的作用机制，澳大利亚科学家通过研究长跑运动员的基因发现，这些长跑运动员体内的IL-15Rα基因发生了突变，对人体肌肉耐力的抑制作用大大降低了。

当然，一个普通人在被摘除一些IL-15Rα基因后，即使不经过艰苦训练，肌肉耐力也能变得强大，跑马拉松完全没有问题。看来以后运动员参加比赛，除了要做药检以外，恐怕还要做基因检测了！

火蜥蜴是一种为了逃命而不惜“舍肉”的动物。不过一段时间后，那块丢失的肌肉能重新长出来。

让人体拥有火蜥蜴那样神奇的肌肉再生功能是许多外科医生的梦想。由于人体的肌肉不能再生，所以一旦被损坏，除了截肢外，几乎没有其他的治疗手段。

美国匹兹堡大学的医疗研究小组决定开启人体肌肉再生之门，让损失的肌肉重新生长出来。他们在猪膀胱细胞里提取了名为肌肉细胞外基质的物质，里面含有猪膀胱生长因子蛋白。这种物质看起来跟凝胶差不多，因此又被称为“细胞胶水”。

将细胞胶水注入人体肌肉组织内，猪膀胱生长因子蛋白质就会触发并引导患者自身的干细胞，进入需要肌肉再生的指定区域，启动人体肌肉的再生和修复过程。经过一段时间，人体缺失的肌肉就会在“猪细胞”的作用下生长出来。

这种方法不但可以恢复人体的肌肉组织，还能恢复保证肌肉正常工作的肌腱和神经。

当下，人类依靠科技力量在人造人的道路上不断探索，各种各样的机器人不断面世。遗憾的是，这些机器人与人类的模样相差太远，因为它们缺少肌肉组织的覆盖。

20世纪80年代，美国科学家约瑟夫发现，通过电流刺激可使高分子材料自动伸缩和弯曲。基于“某些非金属材料能在电流的作用下产生变形”的重要发现，科学家踏上了制造人造肌肉的征程。

经过几十年的努力，人造肌肉越来越成熟——把管状导电塑料集束成像肌肉一样的复合体，在管内注入特殊液体，导电性高的分子在溶液中释放出离子，在电流的刺激下完成伸缩动作。通过控制电流的强弱可调整离子的数量，改变人造肌肉的伸缩性，使其更接近真实肌肉。

目前，人造肌肉跟真正的肌肉相比虽然还有一些差距，但力量却远超人体肌肉。一根直径为0.25毫米的管状导电塑料可承受20克的重量，集束而成的人造肌肉比人体肌肉强壮数十倍，可谓超级肌肉。如果把超级肌肉装到机器人身上，机器人将会变成“超人”。

不论在军事领域还是在商业制造领域，人造肌肉的应用前景都十分广阔。届时，机械产品既不需要齿轮，也不需要轴承。人造肌肉将革新制造业模式，给我们的生活带来翻天覆地的变化。（摘自《读者·校园版》）