日前，柏克萊實驗室的科學家繪製出了人類內(nei) 耳用於(yu) 控製聽覺和平衡的蛋白質結構。

    人類的耳朵被譽為(wei) 自然界zui精密的“機械”，其耳內(nei) 的蛋白質結構，輕薄如細絲(si) ，稱為(wei) 蛋白質纖維。科學家們(men) 的這一研究成果為(wei) 了解聽覺係統更為(wei) 基礎的知識開啟了大門。而這一發現也可能會(hui) 引起治療失聰方法的改進，從(cong) 而為(wei) 百分之十的聾啞人口造福。

    科學家稱，內(nei) 耳的蛋白質纖維能將聲音的機械振動轉變為(wei) 可以為(wei) 大腦所識別的電子信號。雖然它們(men) 僅(jin) 有4納米寬，60納米長（一納米等於(yu) 一百萬(wan) 分之一米），但一旦它們(men) 受到損害，那麽(me) 人的聽力將受損，而整個(ge) 世界將變得一片寂靜。這些蛋白質纖維是感官係統的一部分，有了它們(men) ，人們(men) 才能聽到巨大的油門轟鳴聲亦或是繡花針掉在地上的微小聲音。聽覺係統的功能如此神奇，生物體(ti) 內(nei) 其他任何一個(ge) 感官係統以及電機工程領域都沒有如此功能的係統存在。  柏克萊實驗室生命科學部的曼弗雷德·奧爾（Manfred  Auer）說：“這是人體(ti) zui奇妙的係統之一。但它到底是如何運作的至今仍是個(ge) 謎。我們(men) 的目標是要確定該係統的形態，然後我們(men) 才可以知道它是如何運作的。”

    為(wei) 此，奧爾和他的同事利用電子斷層攝影術（electron  tomography），繪製了幾百張不同的角度的蛋白質結構圖，並將它們(men) 重構成為(wei) 一個(ge) 三維立體(ti) 複合圖。八年前，當奧爾的團隊著手開始研究更多關(guan) 於(yu) 聽覺係統的組成部分時，電子斷層攝影術才被運用在聽覺係統研究方麵。多年的經驗使得他們(men) 對該技術駕輕就熟。

    繪製出的結構圖像顯示，人的內(nei) 耳裏有大量的長著聽覺細胞感受體(ti) （hair  bundle）的毛細胞。這些聽覺細胞感受體(ti) 在耳膜振動時隨著空氣的流動而擺動，就像微風拂過時麥子的隨風輕擺。通過近距離地放大可以看到，每束聽覺細胞感受體(ti) 由單獨的被稱為(wei) “靜纖毛”的纖毛組成。相鄰的靜纖毛由蛋白質纖維起來，也稱為(wei) “端部聯結”（tip  links）。當靜纖毛開始擺動，端部聯結被拉伸，從(cong) 而在一瞬間打開了一個(ge) 傳(chuan) 聲渠道，允許帶正電荷的離子進入毛細胞，從(cong) 而引起神經傳(chuan) 遞物質釋放，zui終到達中樞神經係統，為(wei) 大腦所識別。這種方式我們(men) 可以簡單看作是由機械地振動，引起傳(chuan) 聲渠道的開放，將振動轉化為(wei) 電信號，並zui終為(wei) 我們(men) 以蟬鳴、鳥叫或是人的語言的形式所聽到。

    奧爾說：“聽覺係統真令人難以置信。但我們(men) 仍不知道這些聯結由什麽(me) 組成，聽覺細胞感受體(ti) 如何以分子的形式進行運作。”直到電子斷層攝影術的引入，這一難題才找到了解決(jue) 的出路。奧爾和他的同事的利用該技術將聽覺細胞感受體(ti) 進行分析。  如今，他們(men) 已經對聽覺細胞感受體(ti) 聯結進行了三維重建，並獲得了該聯結長度的高精度的測量數據和圖像。

    細胞結構生物學的一個(ge) 重大發現是獲得了複雜係統的分子目錄，並表明了蛋白質是如何一起起作用從(cong) 而實現其神奇功能。奧爾稱他們(men) 也正在努力地獲得聽覺細胞感受體(ti) 的詳細目錄。利用電子斷層攝影術對聽覺細胞感受體(ti) 進行研究，也讓研究小組有了更多有趣的研究話題。例如，人的聽覺既能適應巨大的聲響，也能敏感地聽到低沉的耳語。那麽(me) 人們(men) 不禁要問它能如此敏感地聽見耳語，但為(wei) 什麽(me) 又不能敏感地到聽見任何其他的分子撞擊耳膜的聲音呢？

    奧爾說：“如果聽覺係統能足夠的敏感，人類將會(hui) 聽到空氣中的任何分子撞擊耳膜的聲音。利用電子斷層攝影術來研究聽覺細胞感受體(ti) 的確是個(ge) 很好的方法，但我們(men) 需要知道得更多，需要進一步了解聽覺係統的分子結構。我們(men) 相信，我們(men) zui終將繪製出更為(wei) 詳細的聽覺細胞感受體(ti) 的分子圖，而此圖將讓我們(men) 清楚地了解到聽覺細胞感受體(ti) 是如何工作的，人類的聽覺係統又是如何起作用的。”