生活在這個高科技時代，或許你早已聽說過，現在科學家可以在許多小動物身上植入電極，來控制它們的行動。科學家還預言：未來人類必将跟機器融合：當某個人身上某個器官壞死，醫生将給他植入一個人造器官，但這個器官很可能是機器，因為機器比真正的器官有時還更經久耐用，随着人漸漸衰老，身上越來越多的器官被換成了機器，最後你就很難判斷他究竟算人還是算機器了。

生物電非普通的電

對于這項技術所帶來的倫理問題，我們暫不讨論。但你知道嗎?生物電與我們日常電子設備中用的電可不是一回事，它們本質上可有很大區别!

俗話說“細節決定成敗”，這一個細節一般人是不了解的。他們不知道，要把動物身上的生物電信号完全不失真地轉化為控制機器的電子信号，目前還做不到。而要是不能實現這一點，縱使我們身上裝了個功能強大的器官機器，用起來恐怕也不見得能像真實器官那樣靈便。

我們在中學都學過，電荷的移動形成電流，這個電荷叫“載流子”。載流子可正可負。比如，我們在所有電子設備上使用的電流，其載流子都是電子，攜帶的是負電荷。

可是，我們身上所謂的生物電卻與此迥然有别。在生物的細胞膜上，有一些特殊的通道，當細胞膜内外的離子濃度失衡時，這些通道就會打開，鈉、鉀、鈣等離子或者從細胞中釋放出來，或者從細胞外流進細胞，從而形成生物電。沒有這些離子的移動，你休想擡一擡胳膊，休想看一眼外部的世界——因為電信号從視網膜傳到大腦的神經中樞，靠的也是這一套機制。生物電是離子的移動産生的，而這些離子攜帶的卻是正電荷。

兩種電如何轉換?

這就是說，電子設備和我們身體中電流的載流子根本不是同一種粒子。要讓我們的身體跟電子設備打交道，需要先把生物電信号“翻譯”成電子信号，或者把電子信号“翻譯”成生物電信号。但這個“翻譯”過程會丢失掉很多豐富的細節，造成信号的失真。

在科學家心目中，與生物細胞打交道的理想機械需要具備兩個條件：一是，能與生物有機體兼容，不會被排斥;二是，以細胞自身的“語言”與之交流，換句話說，傳遞電信号的最好是攜帶正電荷的離子，這樣就可以控制正離子在細胞膜上的進出。

生物晶體管問世

現代的電子設備，其靈魂是晶體管。晶體管本質上是一個控制電流的電子開關，給它施加一個外部電場，就可以決定它究竟是開啟還是關閉。1947年，晶體管剛發明的時候，一隻晶體管就有1厘米多長，随着集成電路技術的迅猛發展，如今一塊芯片就可以容納下大約40億隻晶體管。

晶體管是靠控制電子的流動來工作的，對于生物學家來說，他們希望制造出一種小機械，能實現晶體管的功能，但它所控制的不是電子，而是帶正電荷的離子。此外，它還要能與生物體兼容。這種小機械被稱為“生物晶體管”。

生物學家們為研制生物晶體管已經奮鬥了幾十年。1990年代，有人制造出能把鈉、鉀、鈣離子泵入細胞的離子泵，但很不幸，所使用的材料不能與生物體兼容。直到2012年，美國華盛頓大學的科學家們才在螃蟹的殼上找到一種高分子材料。他們發現，由這種材料組成的納米纖維管，可以允許質子流動。對它施加一個外部電場，還可以決定質子流動加速還是停止。尤其值得一提的是，這種材料柔軟堅韌，能與生物機體很好地兼容。

這樣，他們終于制造出了世界上首個生物晶體管。

當然，像任何新生事物一樣，目前這種生物晶體管還有諸多缺陷。發明者們希望借鑒曆史上改進電子晶體管的一些措施，來改進生物晶體管的某些性能。

科學家們早已預見到了生物晶體管廣闊的應用前景。目前，用它來替代以金屬為材料的電子植入器械，可以減少外傷和疤痕。未來，它可以用來直接監視細胞的活動，通過讀出單個細胞的狀态，醫生即可診斷一個人所患的疾病。它還可以被當做離子泵使用，既可以把離子泵入細胞，也可以把細胞内的離子抽吸出來，這對于改善和治療老年癡呆症和帕金森症大有用處。

當然了，不管你樂不樂意聽到，有了它，人和機器融合的步伐可能就會大大加快了。

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