基因密码、超级视觉与体内打印:三大科研突破重塑认知边界

在科学探索的浩瀚宇宙中,每一项新发现都如璀璨星辰,照亮人类认知的边界。从人类自身的身高差异奥秘,到突破视觉极限的 “超级装备”,再到改写医疗规则的体内 3D 打印技术,近期三项前沿科研成果震撼登场,它们犹如三把钥匙,正在解锁生命科学与技术领域的全新篇章。

在人类基因的神秘图谱中,性别差异一直是科学家们热衷探索的领域。为什么男性平均比女性高出 12 – 13 厘米?2025 年 5 月发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)的一项研究,通过分析百万人的基因数据,为这一谜题找到了关键线索。已知与身高相关的 SHOX 基因在 X 和 Y 染色体上均有存在,研究人员从三个生物库中挖掘出 1225 名性染色体异常个体的数据进行分析,发现拥有多余 Y 染色体比多余 X 染色体更能增加个体身高。原来,女性两条 X 染色体中一条上多数基因会沉默,但靠近末端的 SHOX 基因未完全失活,而男性带有 SHOX 基因的 X 和 Y 染色体均完全活跃,这使得男性获得的 SHOX 基因效应略强,该基因差异对男女平均身高差异的影响权重近 1/4。不过,雄性激素及其他遗传因素仍是造成身高差异的重要原因 。

当人类还在惊叹于基因的奥秘时,中国科学技术大学的研究团队带来了更令人振奋的消息 —— 他们成功开发出能让人看见红外光的隐形眼镜。在《细胞》杂志发表的论文中,研究人员详细阐述了这款神奇隐形眼镜的研制过程。不同于传统夜视仪,它无需电源且镜片透明,能让佩戴者在观察红外光的同时不影响正常视觉。人眼可见光谱仅占电磁光谱极小部分,而超半数太阳辐射能以红外光形式存在却无法被感知。此前科学家通过向小鼠视网膜下注射纳米颗粒使其获得近红外视觉,但这种侵入性方案不适合人类。中科大团队另辟蹊径,在软性隐形眼镜中植入上转换纳米颗粒,让使用者能识别红外 LED 信号和方向,更有趣的是,闭眼时红外视觉反而更强。未来,随着材料技术发展,它不仅有望实现真正的红外视觉,还可用于加密信息传输、帮助色盲人士识别色彩。

医疗领域同样迎来颠覆性突破。加州理工学院的科学家在《科学》杂志 5 月刊载的研究中,利用聚焦超声技术实现了 “深部组织体内声学打印”(DISP),在不切口的情况下,将注入生物体组织深处的 “生物墨水” 打印成复杂类组织结构。他们摒弃传统 3D 打印的物理喷头,借助实时超声成像定位,用高频聚焦声波加热目标区域,使液体 “生物墨水” 变为凝胶完成打印。该技术精度惊人,能创建多种复杂图案,沉积速度达每秒 40 毫米,分辨率 150 微米。尽管距离临床应用还有距离,但它为癌症治疗、生物电子学和再生医学的微创治疗开辟了新道路,有望解决传统手术难以攻克的难题。

从基因层面揭示身高差异的秘密,到突破视觉限制的隐形眼镜,再到革新医疗模式的体内 3D 打印技术,这三项科研成果展现了人类在科学探索道路上的无限创造力。它们不仅拓宽了我们对生命和技术的认知,更为未来的医学进步、生活变革带来了无限可能,激励着科研工作者们继续勇攀科学高峰。

为您推荐