为什么我们可以治愈伤口，但不能长出断肢?迈克尔莱文认为关键在于我们的细胞用来互相交流的秘密电子语言，他认为我们离破解代码还有一段距离。

希望是，如果我们能够学会理解和控制这些信号，我们最终可能能够帮助人类再生受损的肢体和器官，修复先天缺陷，甚至重新编程癌症。我采访了Levin，看看进展如何。

Edd Gent：你能概述一下你实验室的使命吗？

Michael Levin：

首先，我们想了解生物系统如何处理信息。因此，我们对活组织如何做出决策，如何存储记忆，细胞如何与特定结果合作感兴趣。

一旦我们更好地了解生物系统如何做出决策，我们就能够为生物医学目的操纵这些决策。例如，重新编程肿瘤并导致损伤的修复和再生。因此，我们的目标是真正理解然后医学上利用生活组织的惊人能力来计算和处理信息。

EG：你的方法与其他实验室的方法有何不同？

ML：

有许多实验室正在研究细胞和组织如何运作的分子机制。但我们感兴趣的不仅仅是那些机制，还有信息内容和细胞和组织正在使用的算法。我们处于一个新兴的领域，称为原始认知，这是一个系统不一定是大脑的问题 - 从植物到单细胞生物到组织处理信息。

除了每个人研究的常见生物化学和分子方面，我们一直在开发一种全新的细胞通讯理解。事实证明，所有细胞，而不仅仅是神经元，都是电子通信的。我们是第一个开发分子工具来真正倾听细胞和组织彼此之间的所有电子对话，并制定改变这些对话的策略。因此，我们不仅可以控制单个细胞行为，更重要的是，我们可以通过改变细胞间的电通信来控制大规模的体型形成和再生。

EG：我们对电子通讯在发展和再生中的作用了解多少？

ML：

我们现在所知道的是，电信号在许多再生事件中非常重要。我们不知道的是，为人类生物医学操纵这些东西是多么容易或多么困难。我们已经展示了在非人类模型系统以及文化中的人类细胞中一些非常有希望的控制类型的应用。但它如何在成年人身上发挥作用尚不清楚。

关于电子特性如何编码大规模模式还有很多东西要发现。未来十年或更长时间的巨大挑战是了解全球范围内的电气特性如何控制器官大小，器官形状，器官位置和器官特征。

我们工作中出现的最令人惊讶和最重要的事情之一是，如果你适当地管理生物电路，你可以在不触及基因组的情况下获得与该物种的标准默认值完全不同的[体]形状结果。事实证明，基因组编码硬件。但是一旦你拥有了这个硬件，在它上面运行的软件，即电池发送给彼此的所有电信号，都是非常具有可塑性的。因此，基因组与解剖学之间的关系并不像人们想象的那样，尽管有正常的基因组，但仍有很多机会进行改变。

EG：生物电是否负责管理人体计划和再生？

ML：

电信号与细胞使用的所有其他类型的信号配合，如化学信号或物理力，如应力，压力和张力。所以它绝对不是唯一的，但我们关注它的原因是因为我认为它是控制决策最容易控制的信号之一。

研究表明，生物电是细胞和组织做出大规模决策的方式，因此它是一个非常易处理的控制点。它不是唯一的控制点，但它似乎有很多优点，我认为这是因为进化很早就发现电网是一种非常好的计算方法。我们的大脑使用电网并且我们的计算机使用电网并不是巧合。

EG：这是否意味着生命系统和计算机如何处理信息之间存在重要的重叠？

ML：

我不是说生活纸巾的运行方式与现代计算机的运作方式相同。然而，我们在计算机科学中学到的东西向我们展示了一种了解生物组织如何利用电力的方法，这是硬件和软件之间的区别。我认为这非常深刻，我认为这是推动计算机科学推动信息技术革命的原因。

但我们需要的不仅仅是能够搞乱硬件，我们实际上需要能够控制决策制定以及细胞和组织正在使用的算法来弄清楚他们应该做些什么。如果在计算机科学领域没有发生这种情况，我们仍然会通过移动电线进行编程。这就是我们进行信息技术革命的原因，因为计算机科学家想出了如何在信息控制层面处理，而不是在硬件本身层面。生物学和医学必须朝这个方向发展。

EG：你最近的一些突破是什么？

ML：

我们最近在再生扁虫模型中展示的一件事是，同一个身体可以存储至少两种不同的模式记忆。如果你看一下解剖学和分子标记，这是完全正常的，你无法区分它们。但我们所做的是改写这种动物将要用来决定如果在将来受伤的情况下如何再生的生物电模式。

如果你切掉这些改变过的蠕虫中的一个，它们将用两个头重新生成，每个末端一个，所以尾部会有一个头部。对于发育和再生生物学来说，这是完全的震撼，具有相同基因组的相同身体可以存储多于一种可能的电学模式，其用作再生的记忆。您可以在不更改基因组序列的情况下执行此操作。

我们还进行了一项实验，用各种致畸物 - 化合物治疗胚胎青蛙，这些化合物会导致严重的胚胎脑缺陷，包括基因突变。我们可以使用我们对胚胎电模式的修改来拯救具有正常形状的正常大脑，具有正常的基因表达和几乎正常的行为，即使存在那些致畸物。这是再生医学使用电状态操纵来修复先天缺陷的原理的证明。

EG：您未来的工作有哪些实际应用？

ML：

申请分为四大类。首先是识别和修复先天缺陷的能力。损伤的再生医学应该是另一种。第三个应用将是癌症。我们的实验室已经发表了几篇有趣的论文，表明你可以通过适当管理生物电学来重新编程肿瘤。

最后一个应用是合成生物学。目前，合成生物学主要在单细胞中完成，重新编程细胞以清除毒素并制造药物等等。合成生物学的未来在于合成形态学。我们的想法是创造生活功能性人造生物机器。这可能是从移植文化中的器官生长到制作以前从未存在的小生物机器人做任何事情的任何事情。

EG：这些实际应用有多远？

ML：

我认为这是不可能预测的，但为了给你一个通用范围，我很确定其中一些应用程序将在未来十年内推出。癌症可能是一种悬而未决的果实。一些合成生物工程的东西肯定会在未来几年上线。

肢体再生需要更长的时间，但我也认为这很有可能。出生缺陷的东西我希望在未来几年看到一些重要的应用。不过，我不是临床医生。我的实验室不做人工临床工作，所以我们发现的一切都是基础科学，我们依靠合作者和在生物医学界面工作的人来获取我们的发现并将其转化为医学应用。

重要的是，控制许多这些生物电过程的方法是通过靶向离子通道。所有针对离子通道的现有药物 - 其中有许多 - 制作了一个非常强大的工具包。它们已被批准用于人类，这意味着它们可以很容易地部署。

我们正在开发一个AI平台，可以帮助为特定目的挑选药物。你将能够描述你想要的结果，它将使用一套生物电模拟器和药物数据库来尝试选择能够实现这一目标的药物鸡尾酒。一旦上线，这可能需要一两年的时间，它将真正加快人们将这项研究转向生物医学的能力。