第二節生物未解之謎（1）
科技帶動時代進步，緊跟已經或將要影響我們生活的世界科技進展人類創造了科技，科技改變著生活。在建設創新型國家的進程中，科學家提出，發揮科技的作用，讓科技走向公眾，走向生活，讓每個人觸摸到科技，走近最新生活科技的橋梁，享受現代科技成果的指南，了解未來科技發展趨勢的窗口。
人腦的奧秘
自從1946年問世以來，電腦正在迅速而深刻地改變著人們的生活，並已開始在某些方麵取代人腦。但是，電腦真的已經戰勝人腦了嗎?
在我國的南北朝時代，著名數學家祖衝之曾推算出圓周率的值為3．1415926與3．1415927之間。幾百年後，英國的數學家向克斯花了一生的時間將圓周率算到小數點以後的707位，曾被傳為佳話。但是他在算第528位時犯了一個小小的錯誤，結果，後麵的一百多位數字隻是在浪費時間罷了。
但是，自從1946年，世界上的第一台電腦——“埃尼阿克”在美國賓夕法尼亞大學誕生以來，世界記錄隻能算是小菜一碟。現在，人們已經計算到小數點後麵的1000多萬位，如果把這些數字印成一本書，將會有幾百頁厚。不過，這也可能是世界上內容最枯燥、最乏味的一本書了。
這是不是表明由人類創造的電腦已經戰勝了人腦了呢?在回答這個問題之前，我們首先應該先了解一下我們的大腦。
人類的大腦雖然隻有1200～1500克重，但卻是由140億個神經細胞組成的極其複雜的神經網絡。作為整個人體的“司令部”，人腦支配和指揮著人體的一切生理活動，如肢體的運動、感覺的產生、肌體的協調以及說話、識字、思維等等。可以毫不誇張地說，人腦不僅是人體中最複雜的部分，也是宇宙中已知的最為複雜的組織結構。
從生物學角度來看，人類的大腦主要由腦幹、小腦與前腦三部分組成：位於大腦最下方的是由延髓、腦橋、中腦和網狀係統四部分組成的腦幹。它雖然貌不驚人，呈不規則的柱形，但卻是連接大腦半球和脊髓的交通要道。從脊髓傳來的神經衝動就是從這裏進入人腦的，但令人疑惑不解的是，這些神經衝動是呈交叉方式進入的，也就是說，來自脊髓右邊的衝動，先傳到腦幹的左邊，然後再送入大腦；而來自脊髓左邊的衝動則是先送入腦幹的右邊，再傳到大腦的。不僅如此，包括心跳、呼吸、消化、體溫、睡眠在內的一些維持個體生命的重要生理功能也都與腦幹的功能有關。
腦幹的後麵是人腦的第二大部分——小腦，它由左右兩個半球所構成，灰質在外部，白質在內部。小腦和大腦皮層一起共同控製人體肌肉的運動，籍以調節姿勢與身體的平衡。
不過，人腦中最複雜、最重要的神經中樞還得數人腦的前腦。根據前腦各部分的特長和功能，我們可以將它分成視丘、下視丘、邊緣係統和大腦皮質四個部分。外表呈卵圓形的視丘由白質神經纖維構成，左右各有一個，是感覺神經的重要傳遞站和人體情緒的控製中心。位於視丘下方的下視丘，一麵連著大腦中的各個功能區，另一麵連著腦垂體和延髓，是控製內分泌係統、維持正常的新陳代謝、調節體溫的重要器官，並與人體的饑餓、渴、性等生理性動機有密切的關係。
邊緣係統的主要功能是嗅覺、內髒、自主神經、內分泌、性、攝食、學習、記憶等。此外，它還包括兩個十分重要的神經組織，一個是與情緒表現相關的杏仁核，另一個就是與記憶密切相關的“海馬區”。人腦中最著名的組成部分當屬大腦的表層——大腦皮層了。它由厚約1毫米到4毫米的灰質構成，而它下方大部分則由白質構成。大腦中間一道縱貫前後的大裂溝——大腦縱裂將人體的整個大腦分為左右兩個半球，稱為大腦半球。位於兩個大腦半球之間的胼胝體，像是無數座橋梁橫跨裂溝，使兩半球的神經傳導得以互通。
科學家的研究發現，人的大腦並不是像照相機那樣，把外麵的信息絲毫無差地翻印到人的大腦中，而是把外麵紛繁而複雜的圖像和信息經過眼、耳、鼻、舌、身等感覺器官以及人體的第六感覺轉變成一種具有生物電特性的傳人信息。當人腦中的某個神經細胞接受了這些信息後，就會釋放出一種特殊的化學物質。周圍的這些細胞在受到這種化學物質的刺激後，就又會釋放出同樣的物質，刺激它周圍的神經細胞。就這樣，大腦中的神經細胞像在舉行接力賽一樣，把外麵傳人的信息在大腦中快速傳遞。由於這種傳播信息的速度實在太快，看起來就好像一道道電流在人腦中閃過。其中那些有特色的或者是我們渴求的知識，將經過一係列複雜而高速的處理後貯存在大腦的相應區域中。在需要時或有外部條件的刺激時就會被激活，在大腦中再現，成為我們意識活動的基礎和創造性思維的源泉。
正因為有了大腦，人類才能擁有驚人的記憶力，從而使人不僅能夠製定計劃，而且能夠把思想和觀念整理得井井有條，進而進行邏輯思維，將感覺到的信息加以分析和綜合，以揭示不能直接感知到的事物的本質和運動規律。
然而，對於我們人類來說，大腦作為宇宙中已知最複雜的組織結構，許多區域的功能至今仍是一個謎。難怪有人把關於大腦功能的研究作為現代科學最深奧的課題和最難攻克的科學堡壘，把2l世紀稱為“腦科學的世紀”。
現在，電腦的功能已經達到了非常高的水平，既能進行計算、信息處理、預測、自動控製、辦公、管理、通訊、教育和娛樂，又具有模糊識別、學習提高、自動糾錯等自我優化能力和分析、歸納推理能力，有的甚至能模仿人的感覺和人的反應情緒。不僅如此，電腦的功能還正在不斷的發展和完善之中，在某些方麵，電腦顯然已經遠遠超過了人腦或人的能力。一台普通電腦的計算能力超出全世界所有人加在一起的計算能力也絕不是神話。在這一點上，人腦隻有自愧不如。此外，電腦對視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺的識別範圍和精度也大大超過人的能力。
然而，電腦雖然在某些地方顯得比人聰明或腦子快一些，但我們同時還應該看到，體現智能的最重要標誌就是學習和自動糾錯功能，換句話說，就是能夠吸取經驗教訓，積極適應環境和不斷完善自己，而不僅僅是擁有快速的計算能力和精確的分辨能力。而電腦卻經常不知道它的行為是否正確，或如何進行糾正。因此，電腦在工作過程中還必須依賴人來反映了它的智能化水平。
另外，人腦還有電腦所不具備的生理和社會性兩大功能。人腦的生理功能就是指人類可以通過大腦有效地控製和維持身體內各器官和組織的正常狀態和代謝過程，而所謂的社會性功能是指人腦的社會交往功能。有人甚至把人的社會性看作人類的最重要屬性，人隻有通過與他人的交往、與周圍環境的交流，才能不斷提高自己的思維水平。
電腦和人腦，雖然有著相同的名字，但卻是各有所長，電腦有著快速的計算能力和精確的辨別能力，而人腦則擁有無限的自我提高和社會交往的能力。因此，究竟是人腦超過了電腦，還是電腦勝過了人腦現在還是難分勝負。
人類基因組之謎
2000年6月26日是人類曆史中值得紀念的一個日子。因為在這一天，與曼哈頓原子計劃、阿波羅登月計劃並稱為人類科學史上的三大工程的人類基因組計劃已初步完成，人類終於能夠破譯自己的“生命天書”了。但這對人類而言，究竟是福，還是禍呢?
在生物進化的曆史長河中，為什麽我們每個人的身材、相貌的差別會如此懸殊?為什麽有的人會患上腫瘤、艾滋病、糖尿病等不治之症，而有的人卻身強體壯呢?
原來，這一切十分玄妙的現象都是由人體細胞中肉眼根本無法看見的基因所控製的。基因是控製生物遺傳性狀的最基本單位，是兩條由四種脫氧核苷酸分子連接而成的具有獨特的雙螺旋結構的長鏈，其中就隱藏著生物所有的遺傳信息和遺傳性狀。 ’
不過，雖然我們已經知道控製著人類生老病死的神秘物質就是基因，但直到現在，我們還是不能確定每一個基因準確的位置和功能。因此，如何在這張巨大的“人體地圖”上精確地標上約10萬個基因的位置，可以說是對我們人類最大的挑戰了。
1985年，當科學家們麵臨著是“零敲碎打”從人類基因組中找幾處與疾病相關的基因，還是對人類基因進行全部測序這兩種選擇時，美國科學家、諾貝爾獎獲得者杜伯克最先提出了人類基因組計劃，希望通過國際間的合作，識別人類所有的基因，測定人類DNA的堿基對順序，詳細地繪製出人類基因組遺傳圖和物理圖，解讀人類的遺傳信息。這項建議很快就得到了美國政府的積極支持，並在1990年投入30億美元，正式啟動了這項人類基因組計劃。此後，英、日、法、德、中六國也先後加入這項計劃，分別負擔了其中54％、33％、7％、2．8％、2．2％和1％的研究工作。
1999年12月1日，一個由英、美、日等國科學家組成的研究小組率先宣布破譯了人類第22號染色體中所有與蛋白質合成有關的基因序列，發現了至少545個基因，並確定這條染色體與人體的免疫係統、先天性心髒病、精神分裂、智力遲鈍和白血病以及多種癌症相關。這是人類第一次了解一條完整的人類染色體的結構。
2000年4月13日，美國科學家宣布他們繪製完成了第5、第16和第19號染色體的遺傳密碼草圖，在這些染色體上找到了10000到15000個基因，約占人體遺傳物質總量的ll％。
2000年4月19日，中國科學家宣布，初步完成對第3號染色體上3000萬個基因的測序任務。
2000年6月26日——一個值得全世界牢記的日子，美國總統和人類基因組的科學家驕傲地向全世界宣布，被譽為“達爾文以後意義最為重大的生物學發現”的人類基因草圖已經繪製完畢，人類探索生命奧秘的進程和生物科學技術的發展進入一個嶄新的時期。
那麽，人類“生命天書”的破譯最終將會給人們的生活帶來怎樣的變化呢?
我們相信，隨著人類對自身基因了解的不斷深人，一些過去隻有在科幻小說才會出現的情節將真的會在我們身邊再現。那時，科學家將根據每個人特定的基因圖譜判斷這個人的健康情況，預測他患有的某種潛在性疾病．從而講行右糟舶預防；或是利用基因技術，通過向人體導入功能基因，修補、改變相應的缺陷基因來進行治療；或是根據基因圖所提供的遺傳信息，最終解決長期以來一直困擾著人類的糖尿病、肥胖症、精神病等一些遺傳性疾病。也許在不遠的將來，活到150歲將不再隻是人們的夢想。
不僅如此，人類基因組計劃將可以幫助科學家根據癌症、心髒病等疾病的病因，有針對性的研製和開發價廉物美的基因工程藥物。其實，早在80年代，就有一些頗具戰略眼光的企業開始涉足基因工程製藥領域，其中最為常見的是基因重組激酶、基因工程疫苗、細胞因子、幹擾素等一些治療性蛋白產品。據說，芬蘭一家生物技術公司將促紅細胞生成素基因植入牛體內，培育出一種轉基因牛。它們所產的牛奶中就含有促紅細胞生成素，基因價值高達42億美元。我國在去年也成功培育出轉基因羊，其分泌的乳汁中含有凝血第九因子，能對血友病患者進行治療。
此外，基因組計劃也將給與我們日常生活息息相關的傳統的農業帶來一場“綠色革命”。比如，我們可以根據水稻基因圖譜，有選擇地培育出具有高產、抗旱澇、抗蟲等匯集了多種優點的農作物。山東農業大學的研究者在不久前將毒蛋白抗蟲基因和抗除草劑的基因分別導入水稻細胞，培育出了具有明顯的抗蟲性、抗除草劑效果的新型水稻。而荷蘭的一家公司則用轉基因牛生產一種具有抗菌、轉鐵等功效的乳鐵蛋白，一年的銷售額達到50億美元。
然而，在“生命天書”的破譯給人們帶來激動和欣喜的背後，它又給人類提出了一道道難題，這正如美國伍斯特工藝研究所宗教和社會倫理學教授湯姆·香農向人們所警告的：基因組圖譜的繪就，促使人們對隱私權、保密權等倫理道德問題加以重新思考。
就像我們常說的，人無完人，在每個人各具特色的基因組中都會或多或少帶有一些有缺陷、或是不正常的基因，可能會使人在將來患上某種疾病，或是產生某種不良後果。因此我們不能不擔心，萬一哪一天我們的“基因隱私”被流傳出去，就很有可能會直接危害自身利益和生存空間。比如有些公司就會根據基因信息技術，以基因特征為標準來選擇它的雇員，保險公司要通過基因信息來挑選客戶。
到那時，一些政府機構、社會團體或是醫務人員或許會出於人道主義考慮，對那些攜帶先天性基因缺陷的人們或家族采取預防性保護措施，從而造成社會偏見，使被監護者感到自卑，蒙受社會和心理壓力，也許他們的一生都將在無形的精神壓力下痛苦地度過，甚至還進而影響到他們的後代。就拿美國前總統裏根來說吧，如果那時真的有人根據基因預測他有80％-90％的可能性會患上“老年性癡呆症”，這將會對選民的心理產生怎樣的影響，他還能順利地連任兩屆總統嗎?
人們還擔心，由於大家都希望自己擁有一個健康聰明的孩子，數以百萬計的嬰兒將會因他們所攜帶的先天性基因缺陷而在出生之前就和這個世界說再見了。《時間簡史》的作者、20世紀天才之一、被譽為擁有愛因斯坦之後最傑出大腦的英國劍橋大學理論物理學家斯蒂芬·霍金也許就會因為患有嚴重的遺傳性疾病——側索硬化症而早早地就離開了這個世界，而這樣罕見的天才對人類的貢獻卻常常令許多“正常人”都自歎不如。又如，假如荷蘭著名畫家梵高在未出生時就發現他攜帶著容易導致精神病的基因，而將他流產，那也許這個世界就不可能留下這一幅幅非凡的畫作了。
更何況，一些專家提醒人們要警惕某些別有用心的個人、組織或國家利用基因組計劃的成果去製作“基因武器”，針對不同群體或種族的特異性基因，實現贏得戰爭、滅絕整個種族的目的。這並非是聳人聽聞，美、英、俄、德等國的政府專家都已經認識到了這種可能性。而且英國早在1997年就成立了由生物技術、醫學等多學科專家組成的小組研究其對策。
這樣看來，基因組計劃不僅沒有像預想的那樣為人類帶來幸福，反而招致了無窮的煩惱和災難。
“生命天書”的破譯對人類而言，究竟是福，還是禍呢?
人獸混合胚胎行得通嗎
人獸混合醫用胚胎從一開始便引起很大爭議，但一些科學家對這項研究寄予厚望，認為它可以幫助科學家找到某些疑難疾病的治療方法。但科學家如今發現，有關創造人獸混合醫用胚胎的研究可能注定會以失敗告終。
美國的最新實驗發現，無法將人類DNA和雌兔或母牛的卵細胞完美地結合在一起。雖然人獸胚胎在顯微鏡下看起來貌似正常，但它們存在基因缺陷，這意味著這些胚胎可能對醫學和科學毫無用途。英國克隆羊之父伊恩·威爾穆特認為這些新發現“太讓人失望了”。
這個美國研究小組表示，如果同樣的結果在其他地方也重複出現的話，這意味著過去幾年來有關人獸胚胎道德問題的爭議純粹是浪費時間。
研究人員希望合成克隆胚胎以作為“無價之寶”幹細胞的來源，幹細胞是胚胎中的“母細胞”，可轉化為從心肌到腦細胞的任何其他類型的組織。 ．
幹細胞可用來治療很多疾病，包括心髒問題、癡呆症和帕金森氏症。但是因為人類卵子捐贈者的缺乏，科學家提議用人獸混合胚胎作為合成大量人類克隆胚胎的方式來獲得幹細胞。但是最新研究顯示，人獸胚胎很難成功。該研究報告發表於《克隆和幹細胞》雜誌。
美國先進細胞科技研究公司的羅伯特·蘭紮博士將人類DNA植入兔子、母牛和人類的卵細胞內，然後觀察各自的結果。卵細胞係統重新編程人類DNA，接通基因，形成正常胚胎。但他們發現，雖然人類卵子(也叫卵母細胞)能正確再編程DNA，動物卵子卻不能。
蘭紮說：“十年來，我們進行了數以百計的實驗，想用動物的卵細胞生成患者匹配型幹細胞。我們得到了很棒的小小混合胚胎，但不管我們多努力，它最終還是不成功。”
睡眠的最新科學發現
格裏哥利解釋說，大腦跟身體其他部分一樣，也會消耗葡萄糖。除了給大腦補充能量之外，睡覺似乎還有給大腦提供解毒的功效。高效新陳代謝的動物，如田鼠和蝙蝠，消耗許多熱量和產生大量含破壞性的遊離基(或稱自由基)。“大腦對它們特別敏感，因為神經一般都不會再生。”神經學家傑羅姆說。也許睡眠可以提供必要的“停工期”，從而讓大腦好好對付那些遊離基。
但是也有另外一種看法。有的研究發現，睡眠根本與大腦沒有任何關係。在研究者將一種叫萊普停定的荷爾蒙隔離後的幾年，伊凡卡特和她在芝加哥大學的同事們開始猜測，失眠是否對血液中的萊普停定有影響。萊普停定，讓大腦知道脂肪是否足夠的一種荷爾蒙，大腦根據信號作出對脂肪需求的不同反應。伊凡卡特對12名男性自願者進行為期兩周的測試，讓他們每晚隻睡4個小時，不久便發現，他們的萊普停定迅速下降，即向大腦發信號：需要補充熱量了，而且還要很多。由長期失眠而引起的激素失衡，是否有助於暗示身體通過新陳代謝來增加體重呢?或許吧。去年，研究者在1000個自願者身上也得到相似的結論。但體重超重的人常常受睡眠質量困擾依然是不爭的事實。無論如何，“睡眠不僅為了大腦，”伊凡卡特說，“還為了身體的其他部位。”
多長叫睡飽了，多長叫睡得不夠，
“每晚睡眠時間超過7．5小時的人，比睡眠時問相對少的人更早逝——真的嗎?”
科研者承認，他們仍然不知道睡眠要維持多久，才足以讓我們的身體精力充沛地工作。“現在有一種巨大的經濟動力，讓人們相信，如果一晚不睡夠8個小時，就會覺得渾身不舒坦。”西亞格說。但事實上，8小時在概念上已經變得更神聖化，而不是實質了。上世紀80年代，有一項對超過100萬人做調查的研究發現，每晚睡眠時間超過7．5小時的人，比睡眠時間相對少的人更早逝。但這數據的變化很廣泛，我們不能對個人的特殊情況套以普遍的結論，更不能就此推斷說，睡久一點就會危及健康。
另外，研究結果並不涉及睡眠質量。雖然調查表示，我們比一個世紀之前的祖先睡得已經少了很多，但這並不是一個必然性的問題。“我們的睡眠環境比他們的好多了。”英國睡眠研究中心吉姆霍恩說。在維多利形蒈甜丁場^們習-陋一n在長凳上，用一條條長繩將自己遮擋住，然後在裏麵睡覺，這叫“籠睡”。霍恩說，他們可能早就習慣這樣了。確實，睡眠係統可以很靈活，很快就適應不同的新環境了。
那麽，睡多久才夠呢?大部分研究者都擺出經驗豐富的姿態。“如果你在隨後的幾天覺得困倦，”法國裏昂大學的皮爾·赫·魯皮博士說，“如果你整天都感覺疲乏，那說明你睡得不夠。”
人類年齡越大會越聰明
提到人腦，最普遍接受的一種看法就是：人腦在18到26歲問功能最強，但最新研究發現，人類年齡越大越聰明。
據《星期日泰晤士報》6日報道，科學家們發現，在人類青年時期，智力並非達到了最高點，而是保持穩定，在某些方麵它反而會隨著年齡的增長變得更敏銳。研究發現，過了20歲，語言能力會繼續提升至少20年。
丹麥大學的一位心理學家拉斯·拉森領導了這項研究，他說：“口頭表達能力隨著年齡的增長也在不斷提高。”刊登在《智力》學術雜誌上的結果顯示，在智力方麵真正的變化比先前了解的更複雜。
拉森認為，語言能力的提升最有可能的原因是實踐。因為年長者不得不處理比年輕人更複雜的社會和實際問題，所以他們被迫開發複雜的語言能力。該研究已經顛覆了智力在成年早期達到巔峰，然後開始一段漫長、必然下降的說法。
劍橋大學語言和大腦中心主管洛林·泰勒說：“在掃描大腦時，我們確實看到了身體隨年齡出現的萎縮，但腦功能可以得到保持。這表明了大腦有多敏感，它隨著年齡和其他挑戰而改變。”曾是英國智力測試冠軍的達芙妮·福勒在意識到自己擁有不同尋常的智商時已經40歲了。現年68歲的她說：“我一直用填字遊戲和數字訓練我的大腦。現在我的大腦比我二十多歲的時候敏銳多了，而且感覺越來越好。”研究人員表示，智力發育仍有一種限製，不過我們完全能夠通過健康的飲食、鍛煉來大大推遲這個過程。
生物芯片之謎
揭開生命奧秘，解開基因之謎，人類實現一生平安。生物芯片技術也許使這個願望不再是一個純粹的“好夢”。
隨著社會的飛速發展和生活水平的日益提高，在溫飽問題解決之後，人們越來越關心自身的健康狀況，希望壽命更長，生命質量更高。當前的信息社會中，人自身內部的生命信息越來越成為人們關注的焦點：自己的家族遺傳了什麽?將來身體出現各種疾病的機率有多高?哪些環境因素對自己影響最大?體內生理代謝的總體狀況如何?等等。而所有這些，都是新興的“生物芯片”技術研究的內容和將要解決的問題。
生物芯片是20世紀80年代末，隨著人類基因組計劃的順利進行而發展起來的一種新技術產品，它通過縮微工序，利用微電子、微機械、化學、物理技術和計算機技術，將生命科學研究中許多不連續的分析過程，集成於矽芯片或玻璃芯片之上，實現樣品檢測分析過程的連續化、集成化、微型化和信息化。它的出現將給生命科學、醫學、化學、新藥開發、生物武器戰爭、司法鑒定、食品與環境監督等眾多領域，帶來巨大的革新甚至革命。
生物芯片主要包括芯片實驗室、基因芯片、蛋白芯片等。其中基因芯片是最重要的一種生物芯片，也是目前研究開發最為活躍的一種芯片。它是指將大量基因探針分子固定於支持物上，然後與標記的樣品進行雜交，通過雜交信號的強弱判斷靶分子的數量。用該技術可將大量的基因探針同時固定於支持物上，所以一次可對大量核酸分子進行檢測分析，從而解決了傳統核酸印跡雜交技術操作複雜、自動化程度低、檢測目的分子數量少、效率低等不足。它能在同一時間內分析大量的基因，使人們準確高效地破譯遺傳密碼，是繼大規模集成電路後又一次意義深遠的科技革命。
基因芯片的研究意義何在?它在醫學研究與應用中具有廣闊的應用前景，主要表現在大規模毒理研究、化合物致突變作用、疾病的病因學研究和藥物篩選等方麵。生物芯片在疾病檢測診斷方麵具有獨特的優勢，它可以在一張芯片上同時對多個病人進行多種疾病的檢測。僅用極小量的樣品，在極短時間內，向醫務人員提供大量的疾病診斷信息，這些信息有助於醫生在短時問內找到正確的治療措施。例如對腫瘤、糖尿病、傳染性疾病等常見病和多發病的臨床檢驗及健康人群檢查，均可以應用生物芯片技術。今後人們可以擁有個人化驗室，無論在地球任何地方，隨時可以對自己的健康狀況進行監測。
目前，世界許多發達國家幾乎所有的主要製藥公司都不同程度地采用了生物芯片技術，應用生物芯片來尋找藥物靶標，查檢藥物的毒性或副作用，用芯片作大規模的篩選研究可以省略大量的動物試驗，縮短藥物篩選所用時間，從而帶動創新藥物的研究和開發。
大規模基因測序是人類基因組計劃麵臨的首要任務，它涉及到基因多態性、突變、缺失的檢測。現在已可在1．28平方公分生物芯片上，用分子探針檢測32Kb至幾百I(b區域中任何區段，這對檢測病人是一個還是多個基因突變，指導治療和愈後具有十分重要意義。
怎樣利用該技術所揭示的大量遺傳信息，去探明人類眾多疾病的起因和發病機理，並為其診斷、治療及易感性研究提供有力的工具?這是繼人類基因組計劃完成後生命科學領域內又一重大課題。現在，以功能研究為核心的後基因組計劃已經悄然走來，為此，研究人員必需設計和利用更為高效的硬軟件技術來對如此龐大的基因組及蛋白質組信息進行加工和研究。建立新型、高效、快速的檢測和分析技術就勢在必行了。這些高效的分析與測定技術已有多種，如DNA質譜分析法，熒光單分子分析法，雜交分析等。其中以生物芯片技術為基礎的許多新型分析技術發展最快也最具發展潛力。早在1988年，拜恩斯(Bains)等人就將短的DNA片段固定到支持物上，以反向雜交的方式進行序列測定。當今，隨著生命科學與眾多相關學科(如計算機科學、材料科學、微加工技術、有機合成技術等)的迅猛發展，為生物芯片的實現提供了實踐上的可能性。
生物芯片的設想最早起始於20世紀80年代中期，90年代美國Aflymetrix公司實現了DNA探針分子的高密度集成，即將特定序列的寡核苷酸片段以很高的密度有序地固定在一塊玻璃、矽等固體片基上，作為核酸信息的載體，通過與樣品的雜交反應獲取其核酸序列信息。生物芯片由於采用了微電子學的並行處理和高密度集成的概念，因此具有高效、高信息量等突出優點。
那麽，研製生物芯片的最關鍵技術又是什麽呢?首先是芯片的製備，目前，國外高密度基因芯片的製備技術主要是光脫保護原位合成法。該技術已被美國Affymetrix專利保護，因此，高密度芯片隻有該公司生產。其他公司大都采用打印、噴印、點樣等中、低密度基因芯片的製備技術。這使得Aftymetrix公司成為基因芯片領域的領頭羊，其股票已在美國納斯達克(NASDAQ)上市，一度漲勢強勁。但其芯片在陣列雜交溫度的一致性及基因探針的正確性方麵尚有缺陷，因此，美國FDA尚未批準Aflymetrix公司生產的基因芯片用於臨床。另一方麵，由於光脫保護原位合成法合成高密度基因芯片價格十分昂貴，嚴重限製了它的應用。因此，引入市場競爭機製，發展其他新型核酸陣列原位合成法將是芯片市場發展的必然趨勢。
其次是結果檢測，目前主要有二種方式：激光共聚焦熒光顯微掃描和CCD熒光顯微照相檢測。前者檢測靈敏度、分辨率均較高，但掃描時間長；後者掃描時間短，但靈敏度和分辨率不如前者。雖然熒光檢測在芯片技術中得到了廣泛的應用，但是熒光標記的靶。DNA隻要結合到芯片上就會產生熒光信號，而目前的檢測係統還不能區分來自某一位點的熒光信號是由正常配對產生的‘，還是單個或二個堿基的錯配產生的，或者兼而有之，甚或是由非特異性吸附產生的，因而目前的熒光檢測係統還有待於進一步完善與發展。有研究者正試圖繞過熒光標記，建立新的檢測係統，以提高雜交信號檢測的靈敏度。
美國《財富》雜誌在1997年3月重點介紹了基因芯片技術，論述了未來產業化的前景，該文預測“在2005年僅僅在美國用於基因組研究的芯片銷售額將達約50億美元，2010年有可能上升為400億美元”。這還不包括用於疾病預防及診治以及由於生物芯片的重大意義和巨大的商業潛力，北美和歐洲許多國家的政府和公司投入大量人力物力來推動此項研究工作。如美國的國立衛生研究院、商業部高技術署、國防部、司法部和一些大公司以及風險投資者投入了數億美元的巨資。基因芯片以及相關產品產業有可能成為下一世紀最大的高技術產業之一。
鑒於生物芯片技術具有巨大理論意義和實用價值，目前，國際上開展此類研究的大學、公司已超過百家，中國在1998年也開始此項研究，國家自然科學基金提供特別資助，許多大公司也相繼投入資金參與研究開發。例如，軍事醫學科學院、清華大學、中科院上海冶金所等單位已在生物芯片技術方麵取得了較大突破，相信不久將有中國生產的生物芯片產品投放市場。但與國外相比，中國基因芯片產業隻是剛剛起步，大多仍處於實驗室研製階段。星湖科技重拳出擊基因芯片第一次將基因芯片這一生命科技的前沿領域帶入中國的資本市場。除星湖科技以外，複星實業、上海醫藥、哈高科、河池化工以及友好集團都已涉足基因芯片的研究和開發，而西安高科、陝西超群等公司也在積極謀求利用資本市場融資渠道盡快實現基因芯片的產業化，可以說中國在一定程度上形成了基因芯片開發的熱潮。
生物芯片是一個學科高度交叉的研究課題，須依靠多學科的科學家和工程技術人員通力合作，它的深入研究和廣泛應用，將對21世紀人類生活和健康產生極其深遠的影響。
人造器官之謎
人體任何器官的短缺、老化、病變和衰竭，都將威脅到自身生活質量和健康。但如果有了各種各樣的人造器官，情況就完全不同了：我們可以用人造皮膚來拯救燒傷患者的生命：用人造眼睛為盲人帶來光明；用人造手指、腳趾使殘疾人也能感覺到行動敏捷自如。
在普遍信奉“人造優於自然”的未來世界，人類對於人造器官的鍾愛幾乎達到了狂熱的程度。隻要他們稍稍對自己身體的某個自然器官感到不適或者不滿意，便要去醫院換上一個“人造器官”。未來的醫院就像一個修理鋪子，那裏擺放有許許多多人造的器官，隨時滿足你修理自己的要求，就像現在自行車哪個零件壞了，可以調換一個新零件似的……久而久之，一些未來世界的有識之士開始感到憂慮了：人們換上的人造器官越來越多，以至於人和機器人很難分辨清楚，於是，未來的聯合國不得不以立法進行幹預，法律將明文規定，人體器官的機械數量不可超過50％……
這隻是一部科幻小說中描述的未來人類對人造器官的憂慮。而對現代人來講，麵對著成千上萬需要器官移植的病人的痛苦表情，我們真正憂慮的是如何利用人造器官，來拯救一個個垂危的生命。盡管在20世紀，器官移植已取得重大成就，但正如俄羅斯醫學家、器官移植專家瓦列裏·舒馬科夫所言，可供移植的器官總是無法滿足等待者的需要，患者不得不長時間地等待，有的人往往就在漫長的等待中撒手人寰。此外，異體器官的排斥反應也使手術成功率大大降低。所以，科學家們試圖利用人造器官來造福人類。
美國科學家最近正在研製一種塑料“人造肺”，它將主要用於拯救肺癌患者的生命，同時還可用於替換慢性哮喘、肺囊腫性纖維化、肺氣腫患者受損的肺髒。預計它是將一個如cD盤大小的、可以嵌入人體胸腔的塑料扁盒，盒子內包含一個向血液輸送氧氣的多孔纖維管網絡。當人造塑料肺被置入患者胸內時，體內的血液就會通過多孔纖維管網絡，這時氧氣就會融人人體血液。同時，塑料肺把本該通過嘴和鼻子排出體外的二氧化碳，自動導出體外。盡管這種人造塑料肺已能取代大部分自然肺的功能，但它還無法進行自然肺為滿足人體不同能量需要而產生的生理反應。然而科學家們相信，設計技術和材料上的改進，將使人造塑料肺很快進入實用化。
在研製“人造肌肉”方麵，日本的科學家作出了傑出的貢獻。日本茨城大學長田義仁教授主持的一個研究小組，成功開發出了用電壓實現屈伸動作的人造肌肉。它的材質是一種化學名為“聚丙烯酰胺異丁烷橫酸”的高分子凝膠，其三維結構的片狀個體大小約2厘米。研究人員在實驗過程中先用試棒從兩端將其拉開，搭在加有表麵活性劑(肥皂類)的水槽上，然後在材料表麵交替施加正負電壓；這時凝膠片就會像尺蠖一樣屈伸拉動試棒，速度為每分鍾25公分。這項技術可望用於將來製造假肢中的人工肌肉及人工髒器的動力源。
烏克蘭科學家最近還研製成了具有人體肝髒功能的“人造肝髒”，並在臨床應用上取得了很好的效果。這種人造肝髒重約50千克，主要由電子元件、探測儀和泵組成。肝髒患者利用這種人造肝髒接受治療時，在4到10小時的一個療程裏，能夠過濾20升到25升血液，同時排除自體肝髒中40％的有毒物質。在治療過程中，人造肝髒不會損壞人體內的蛋白質，並能初步合成人的自體肝髒所能形成的對人體有用物質。
除了用人工合成材料來製造人體器官，用基因工程來培植活體器官也已成為許多國家的重點研究課題。如今，許多商業及學術研究組織正在利用從胚胎或病人身體上取下的細胞組織，輔以特殊的生物材料，培養活體組織或器官。科學家們預測，到2019年，通過基因工程方法培植的活體器官和組織，將被廣泛用於器官移植。
到那時，如果一位老人被告之他的心髒正在急速衰竭，需要及早更換左心室的話，他的主治醫師便會將他健康的心髒細胞組織切片送到一家“組織實驗室”(即人造器官工廠)。在那裏，專業研究人員利用組織切片和特殊聚合物，為患者“度身”製造出一個代用的左心室。三個月後，代用左心室將經過冷凍和包裝後被送往醫院，醫生將它替換到老人的心髒內。由於代用品相當於老人自己的器官，手術之後自然不會發生任何排斥反應，老人的生命便因此而得以延續。
然而，對於製造整體器官來說，組織工程所麵臨的最大問題是：絕大多數器官需要自己的脈管係統(也就是血管網)來獲取所需養料並實現器官應有的功能。因此，研究人員在製造完整器官之前，必須首先解決如何製造血管這一難題。
美國麻省理工學院的生物醫藥專家羅伯特：蘭格和勞拉·尼科拉森，率先用少量從家豬體內提取的細胞製成了一條完整的血管，實現了此領域內的一項重大突破。人工合成的血管可以像真的血管一樣工作。研究人員將這種人造血管移植到家豬大腿主動脈上，在幾周內該血管一直保持暢通，未發生血液凝結。新的動脈血管對心髒血管替代手術來說，可謂是天賜良物。但要建造更為複雜的器官所需的最細的血管——毛細血管，就意味著組織工程要達到微米級，而這對當今普通的製造技術來說是一大難題。
研究人員計劃使用芯片製造中的光刻技術來建造毛細血管。他們首先在手掌大小的矽片上蝕刻出毛細血管狀相互交織的網狀結構，然後以此為模板來澆鑄可降解聚合物；再從模板上取出進行分層組裝，就可以形成毛細血管框架；最後在管狀框架上覆蓋內皮細胞，這便構成了毛細血管。不過，僅僅澆鑄一次還不可能滿足人造器官的需要。例如製造人造肝髒所需的毛細血管，就需要用l／4個足球場大小的模板，而目前技術根本不可能製出直徑30米的矽片。所以，研究人員希望通過將數千層毛細血管網與肝髒細胞相連，實現人造肝髒的基本結構。
盡管目前的技術還不能製成有複雜血管的器官，但是已經有一種用組織工程製成的器官開始為人類服務，這就是人造**。美國波士頓兒童醫院泌尿科醫師安東尼·艾特拉，從1990年左右就開始設計人造**。在20世紀90年代後期，艾特拉曾為6隻小獵犬製作了人造**。他們發現不僅周圍組織的血管長人人造**且發育良好，而且功能與健康小狗並無多少差別。這一實驗大大堅定了研究人員的信心，他們決定從2000年開始研製人類**，不過這個過程將是漫長的。因為**是由20種不同類型的細胞組成的複雜係統，研究人員仍需克服許多技術難題，才能為眾多需要移植**的患者解除痛苦。
而用組織工程構建人造心髒，就更是一項艱巨的任務了。雖然目前製造心髒的工作量十分巨大，但如果將此工作細分為提取心肌細胞、製造承載這些細胞的框架等部分的話，在眾多研究人員的共同努力下，還是有望獲得成功的。在美國國家衛生研究所的資助下，華盛頓大學的研究人員正計劃用組織工程手段為受損心髒製造出修補組織，然後再製造出可用於移植手術的左心室：人們有理由相信，人造心髒的麵世也不過是個時間問題。
有人預言，2l世紀人類將迎來人體器官更換的新時代。科學家們預計：到2013年，能長期保存的人體器官將培植成功；2014年，肺病患者將被植人人造肺髒；2017年，將出現第一個人造大腦；2019年，將為盲人和弱視者發明人造眼睛，同時，通過基因技術培植的活體器官和組織將成為移植器官的主要來源；而進入2020年，更將係統推出通過更換器官使人類延年益壽的方法，屆時人類有望大幅度地提高壽命。若照此發展下去，也許將來有一天人類真能夠“長生不死”、“萬壽無疆”。但也有人擔心，這未必是一件好事。正是因為生命有限，所以人們珍惜生命的意義，無限延長壽命，其實生命已經“異化”。
但目前還不用過於擔心。據美國人體器官研究中心的調查報告來看，美國每年大約需要進行800萬例器官移植手術，而其中有4000人在等待器官移植期間死去，另外還有10萬人甚至連排隊等候器官的資格還沒有得到，便離開了人世。另外，目前器官移植成活率、存活期也都成問題。因此，有人提出，目前無論從道義角度或醫學角度出發，除了不斷研製人造器官以外，人造器官的商品化生產也已成為一件刻不容緩的事情。 ’
美國麻省理工學院的生物工程師琳達·格裏菲思及其同事們，就在為製訂統一、標準的生產流程(即建立人造器官工廠)而努力著。她們計劃采用3D打印機(即快速原型製造機的一種)來大規模生產各種組織和器官所需的框架。這種打印機不僅可以使研究人員精確地控製框架外形，而且可以使研究人員根據各種細胞的不同屬性選擇適當的框架化合物。對於製造複雜器官的組織工程師們來說，3D打印機無疑是一把倚天之劍。
如果真的有一天，人類器官移植技術變得像機器調換零部件一樣稀鬆平常，而且人們建立了各種“人造器官工廠”，那麽科學幻想的描述就必然成為事實。隨著機器的運轉，患者所需要的大量器官就會走下生產線，然後通過流通渠道進入市場。屆時，工業社會特有的“大眾消費”又添新景觀：需要(或者想要)器官移植的人(不一定是現在意義的“患者”)，隻需到人造器官商店去，在琳琅滿目、明碼標價的貨架前，挑選購買自己所需要和稱心的器官，然後“攜肝帶肺”或者“提心吊膽”，直接走進修理鋪子(手術室)就可以了。
不過，未來世界的一切不會變得比現在簡單。那時也許人們不像現在二樣為壽命擔心，但肯定也像現在一樣有許許多多新的煩惱。
植物“情感”之謎
人們常說草木無情。草木植物雖然不具備人類的情感，但是它們對外界各種刺激作出的反應，卻遠遠超出人們通常的意料。正是在這個意義上，植物也有自己特定的“情感”，隻不過人們平時不大注意，不願意花費太多時間和精力罷了。
相對於人和各種動物，植物被認為是一種低級的生命形態。但是在大自然植物世界裏，卻有著許多奇幻莫測、令人費解的現象。科學家們進行了大量的實驗，證明人們對待植物的傳統觀念有許多錯誤。有的植物不僅僅對陽光雨露感興趣，它們還具備一定的“聽覺”、“嗅覺”和“觸覺”。有的植物能夠“欣賞”音樂，有的則能夠“翩翩起舞”。有的植物貌似柔弱無助，其實具有“自衛能力”，麵對侵害會奮起保護自己。甚至，植物也可以和人進行某種“情感交流”。
法國一位園藝學家做過這樣一個實驗。他將耳機套在一個番茄上，讓它每天“欣賞”三個小時的音樂。結果，這個番茄成熟後比一般番茄大許多。法國國家研究中心的科學家，嚐試用超聲波培植蔬菜。工夫不負有心人，蔬菜在超聲波的“樂曲”聲中，生長速度增加一倍以上。蘇聯和英國的科學家也曾經用超聲波培植法，種出了25千克重的大蘿卜和27千克重的卷心菜。在中國，科學家也曾用超聲波處理桔梗等中草藥種子，發芽率普遍提高了2倍至4倍。經研究後科學家認為，聲波通過加速植物的光合作用，促進細胞分裂，從而加快了植物的生長速度。
植物不僅能夠欣賞音樂，還“長袖善舞”。比如睡蓮花在夜幕降臨前，總要跳上一段“閉合舞”。含羞草就更有意思了，它不但在黑夜到來的時候，會自動合上羽狀的葉子，就是在白天，隻要你碰它一下，它的葉子也會很快閉合。如果觸動它的力量大一些，甚至連枝幹都會下垂。正如它的名字，含羞草確實像一位含羞的少女。
在植物“舞蹈家”中，最出色的莫過於舞草了。舞草又稱“電信草”，是生長在印度和斯裏蘭卡的一種植物。在它的每一片大葉旁邊，分別長著兩片小葉。這兩片小葉就像貪玩好動的孩子，從早到晚一刻不停地跳著舞，直到夜晚才安靜下來。
植物為什麽會跳舞呢?科學家探討了其中的奧秘。現在有兩種說法：一種認為，植物體內的生長素會發生一定的轉移，這種轉移又引起植物細胞生長速度的變化，導致植物“舞興大發”；另一種則認為，植物體內實際上存在微弱的生物電流，電流的強度與方向發生變化時，這些植物就開始跳舞。
更令人稱奇的是，有的植物在受到蟲獸侵害之後，竟能生產“自衛”的化學武器。這種現象引起了科學家的極大興趣。1981年，美國東北部的1000萬英畝橡樹林，曾經遭到舞毒蛾的侵害。由於囂張的害蟲大量繁殖蔓延，橡樹葉子被啃得精光，慘不忍睹。可奇怪得很，第二年那兒的舞毒蛾突然銷聲匿跡了，橡樹林綠蔭濃稠，恢複了盎然生機。這是怎麽一回事呢?森林科學家通過分析橡樹葉子化學成分的變化，發現了一個驚人的秘密：在遭受舞毒蛾咬食之前，橡樹葉子含有的單寧物質數量不多；慘遭“欺淩”後，這些樹葉中單寧含量卻大大增加了。害蟲吃了含有大量單寧的葉子，就會渾身不舒服(這是單寧和害蟲體內蛋白質結合的結果)，行動也變得呆滯起來。結果，它們不是病死就是被鳥類天敵吃掉。
橡樹依靠奇妙的“自衛術”戰勝舞毒蛾的怪事，使人們聯想起發生在美國阿拉斯加原始森林裏的一場“自衛戰”。當時由於野兔繁衍無度，大片的森林瀕於毀滅。正當人們為如何消滅野兔而犯愁時，這些蹦蹦跳跳的兔子卻突然集體生起病來。最後，野兔竟然在森林中幾乎消失了。科學家經過分析才知道，那些被野兔咬過的樹木葉芽中，含有一種叫“萜烯”的化學物質；食量頗大的野兔在吃了這些看似鮮嫩的葉芽後，就會生病、死亡。一些人為此感到費解：如果說這一切不是過於偶然的巧合，難道說植物也有某種知覺嗎?
最讓人覺得匪夷所思的，是沃格爾的一係列研究。他對植物傾注了大大超過常人的情感，從而感受到了其他人難以體驗的“植物情感”。
馬塞爾·沃格爾是美國加利福尼亞州洛斯加托斯國際商品糧用機器公司的化學師，他多年堅持研究“植物情感”、“植物與人的交流”，並進行了一係列的實驗，取得了較大進展。一次，他從樹上摘下三片榆樹葉，放到床邊的一個碟子裏。每天早飯前，他都要集中1分鍾思想，注視其中的兩片葉子，“勸勉”它們繼續活下去；而對中間的那片葉子，他堅持“不予理睬”。一周後，中間那片被“冷落”的葉子已變黃枯萎，但是另兩片仍然青綠，樣子健康。使沃格爾更感興趣的是，活著的兩片葉子的小莖，由於摘自樹上而留的傷痕似乎也已經愈合。
這件事給沃格爾以很大的鼓舞。他想，人的精神關注可以使一片葉子在超過它的生命時間裏保持綠色，那麽這種力量會不會影響到植物的葉莖呢?於是他用顯微鏡將葉莖活動放大300倍，並製下幻燈片。他在製作幻燈片時，傾注了更多的內心關注，“用心靈尋找人們用肉眼看不到東西”。他最後的結論是：植物可以“獲知”人的意圖。但不同的植物對人“意識”的反應也不同。就拿海芋屬的植物來說吧，有的反應較快，有的反應較慢；有的很清楚，有的則模糊不清。整株植物是這樣，就其葉子來說，也是各具特性。比如，電阻大的葉子似乎特別難“合作”，而水分大的新鮮葉子“態度”最好。另外，植物似乎有它的活動期和停滯期限。在某些天的某個時候，它們能充分進行反應，其他時間則“不想動彈”或“脾氣不好”。
1971年沃格爾開始了新的實驗，看能否獲得海芋屬植物進入與人溝通聯係的準確時刻。他把氫電流計連在一株海芋植物上，自己站在植物麵前彎下身來深呼吸，手指伸開幾乎觸到植物。然後，他開始向植物傾注一種像對待友人一樣的親密感情。他每次做這樣的實驗時，圖表上的記錄都發生微弱的向上波動，同時他感到在自己手心裏，某種能量從植物身上發出來。過了3～5分鍾，沃格爾再進一步表示這種感情，卻未引起植物的進一步行動，好像它對他的熱情反應已放出全部能量。
沃格爾在另一次試驗中，將兩株植物用電線串聯在同一部記錄器上。他從第一株上剪下一片葉子，第二株植物對它的同伴的“傷痛”做出了反應。不過這種反應隻有當沃格爾注意它時才能有。如果他剪下這片葉子不去看第二株時，它就沒有反應。
沃格爾清楚地看到，在一定程度上集中注意力，是監測植物的必須條件。如果他在植物前格外集中精神(而不是在通常的精神狀態下)，希望植物愉快，祝福它健康成長，那麽植物就從萎靡狀態下蘇醒。他認為在這方麵，人和植物似乎互相影響，作為一個統一體，兩者對事件的發生或者對第三者的意識，可以從植物的反應中記錄下來。沃格爾發現，他可以和植物的生命“溝通感情”。在他看來，植物是活生生的物體，它們有意識，並占據空間。“用人的標準來看，它們是瞎子、聾子、啞巴，但我毫不懷疑它們在探詢人的情緒時，是極為敏感的工具。它們放射出一種微妙的、人們可以感覺到的能量。它們把這種能量輸給人的某個特定能量場，人又反過來把能量輸給植物”。
沃格爾強調，在同植物進行感情交流時，千萬不能傷害植物的感情。他曾經請一位心理學家在15英尺外，通過心理分析儀和電流記錄器對一株海芋屬植物表示強烈的感情。試驗中觀察到，植物先是作出了連續不斷的反應，然後突然停止了。沃格爾問他心中是否出現了什麽“想法”，心理學家坦率地承認，他暗暗拿自己家裏的海芋屬植物和沃格爾的做比較，認為沃格爾的遠比不上他自己的。顯然這種想法刺傷了沃格爾的海芋植物的“感情”。在這一天裏，它再也沒有反應——事實上兩周內都沒有反應。這說明，它對那位心理學家是“心存反感”的。
沃格爾發現，植物對有關性的話題比較敏感。一次，他邀請一些心理學家、醫生和計算機程序工作人員，在自己家裏聚會談話，以便觀察植物有什麽反應。人們圍繞各種話題談了大約1個小時，植物都沒有反應。但當有人提出談談性問題時，儀器上的圖跡發生了劇烈的變化。沃格爾猜測，談論性可以激發某種能量。在世界一些地區，遠古時代人類祈祝豐產時，在新播種的地裏進行和性有關的宗教祭祀活動，據說可以刺激植物的生長。沃格爾解釋說，原始人可能意識到了什麽。
沃格爾的研究為植物界打開了一個新領域。植物似乎不僅有“知覺”、“情感”，而且還似乎能揭示出任何惡意或善意的信息，這種信息比用語言表達更為真實可信。無獨有偶，日本東京一家叫“新世紀”的研究公司，在長期的研究後也得出了跟沃格爾相似的結論。該公司宣布發明了一種機器，能夠測定植物尤其是花草對外界刺激的反應，他們稱之為“植物與人類之間奇妙的交流工具”。
他們先用一種叫“蜘蛛抱蛋”的花草做試驗，以了解它的“感情狀況”。把這個用電池作動力的小裝置放在花盆邊，把兩根電線分別夾在“蜘蛛抱蛋”的葉子和莖上，第二根電線插進土裏。當“蜘蛛抱蛋”受到外界刺激時會發出一種電脈衝，裝置會感受到任何細小的變化，然後把植物脈衝通過電線傳導給裝置裏麵的揚聲器，揚聲器會發出一種類似於雞蛋在杯子裏煮爆了的劈啪聲，脈衝越強聲音越大。更令人驚奇的是，裝置上的指示燈會亮起來，而且根據植物發出的脈衝的強弱指示燈會發出綠的、黃的或紅的光。植物的這種反饋是對人類行為的反應。當一個陌生人接近時，植物會像一個小孩一樣感到害怕，而如果是它的主人接近，它會顯得很“高興”。當植物的主人與它對話時它會高興，但當主人輕拍它的葉子時它則更高興，就像嬰兒喜歡父母的撫摸一樣。主人走近一棵植物並讓它感受到他的呼吸和體溫時，植物會感受到將要發生什麽，並在10秒鍾內作出反應。
相比較而言，花比別的植物反應更敏感。專家認為，在未來，人與植物“聯網”也許不是什麽“天方夜譚”。人與植物交流的效果比對植物放音樂的效果要好，花將開得更大更香，果將結得更多更甜。但怎樣進一步開發“植物情感”，讓它為人類服務，目前還隻是處在研究之中。