從木乃伊到生物塑化,創新與爭議並行的標本進化之路

2020-09-05 科學加

從真皮假身的剝製技術到有骨有肉的生物塑化,人類為了永遠保存生命,一直在自然科學、人倫道德和藝術美學之間尋找最佳平衡點。

撰文/記者 王雪瑩 編輯/劉昭

新媒體編輯/房永珍

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灰鯨到底長成什麼樣?為了回答這個問題,科學家使用這些文字來勾勒灰鯨的樣貌,然而對於多數人而言,文字塑造形象終歸是抽象的,但目睹在浩瀚海洋中潛遊的灰鯨更難。畢竟,走近曠野的自然,探尋海洋的奧秘並非易事,而不斷惡化的自然環境也在讓這個願望變得更難。好在,聰明的人類找到了一條&34;的辦法——標本。

大連自然博物館灰鯨標本。(圖源:大連自然博物館)

在大連自然博物館二層的巨鯨廳裡,就收藏著這樣一隻灰鯨。這條體長近12米的雌性灰鯨位於展廳的東北角,它仰頭向上,傲立於湛藍的展廳中,猶如龍躍出海般被定格在凝固的時空裡。沒人知道在1996年的某個秋日裡,它在意外離世前到底經歷了些什麼,但無數普通人卻得以通過由它而制的灰鯨生態標本,親眼感受那獨屬於海中霸主的肆意與瀟灑。

如果不是周遭陳列著各種的巨大骨架,又有多少人能立刻意識到,這條灰鯨只是一個外皮被拆解剝離後重新拼合、身體早已被&34;的標本,而不是一條活生生的血肉呢?

幾十年過去,標本製作技術已經今非昔比。日前,經國際塑化學會認定的世界第一頭被塑化的抹香鯨標本在大連金石灘展出。這頭抹香鯨死於2016年,經過科研人員們歷時四年的努力,才終於將其變身成了這具可保存上千年的生物塑化標本。

▲抹香鯨標本。(新華社記者潘昱龍/攝)

從大連自然博物館的灰鯨標本到大連金石灘的抹香鯨,通過不斷進步的標本製作技術,這些生靈的樣貌得以永久保存。但如何在自然科學、人倫道德和藝術美學之間為標本製作尋找到最佳的平衡點,是人類思考了上千年的一個難題。

標本製造,人類的永生之計

千年之前,古埃及人篤信人死之後只要屍身不消失,靈魂就能得到永存。為此,人們使用香油藥料等防腐塗料處理人和動物的屍身,配合著當地特殊的氣候環境製成了木乃伊。自此,&34;一詞終於可以開始脫離&34;的標籤,人類製作標本的進程也向前邁出了一大步。

爾後百年,人類製作標本的技術發展都很緩慢。直至1896年,人們終於開始嘗試使用福馬林溶液保存生物組織。作為一種甲醛含量介於3.5%~4%的特殊無色透明溶液,10%福馬林溶液雖具有強烈的腐蝕性,但因為甲醛能與蛋白質中的氨基結合進而凝固蛋白,因而被廣泛用作固定生物組織和防腐。

然而,福馬林作為標本保存液也有著自身明顯的弊端——具有強烈的刺鼻味道,這導致福馬林浸泡後的標本無論是出於教學目的還是展示之用,都具有極大的局限性。

為了彌補福馬林的缺陷,此後數年間人們又陸續嘗試了其它的標本製作方法,諸如使用石蠟、塑封等。根據用途和標本內容的不同,比較常見的傳統標本製作方法有幹制、浸制、剝製,以及骨骼標本……不管是哪一種,其目的都是為了更真實、更美觀、更衛生地呈現生物的原始形象。

▲剝製標本填充。(圖源:Wikimedia)

舉例來說,幹制標本是一種製作門檻較低的標本,像蝴蝶、蠍子等都可以被做成這種標本。大致的操作也很簡單:將動物的內臟清理乾淨後,使用棉花之類的填充物填充,用針為標本確定擺放姿態後,再進行風乾固定即可。這種標本的製作和保存簡單,但在處理體型更大的生物時很有局限性,鑑於此人們隨後又發明了剝製標本技術。

目前,人們在自然博物館中看到的許多動物標本——從天上飛的鳥到水裡遊的魚,再到那些活靈活現的獅子、羚羊,都是最為常見的剝製標本。相比於幹制標本,現代剝製標本的製作程序較為複雜,不僅不同種類的動物成剝製標本的方法不盡相同,而且對製作者的綜合素養要求也極高。

以製作陸生哺乳類動物的剝製標本為例,通常情況下,製作者在完成基本的清理和外形測量後,需要完整無損地剝離動物的皮肉、剪斷趾骨,並將動物的嘴唇、耳內等部位的結締組織徹底剔除——這一步作為剝製標本的核心,其好壞直接關係到標本製作的成功與否。在克服重重困難將動物的外皮剝下後,製作者們還需面臨另一項巨大的挑戰,即如何永久地保存好這些剝下的皮毛。

為了解決這個問題,製作者在製作中需要對皮毛進行鞣製處理,即通過諸如去肉膜、撒鹽、洗滌脫脂等複雜步驟,使標本毛皮在鞣製劑的作用下永久穩定在&34;的狀態。同時,為了確保填充標本的假體既自然&34;又能長期不變形,製作者還需將動物剝皮後剩餘的肉身冷凍,擺好造型後以1:1的比例用聚氨酯翻模。最後,當真皮覆上假身的&34;結合後,一副基本的剝製標本才算完成。

生物塑化:充滿爭議的新技術

事實上,不論是幹制標本還是剝製標本,所有這些標本製作方法儘管各有不同,但也有著自己的獨特優勢——哪怕是那些對於參觀者而言看上去不太&34;的標本,對於科學研究而言,也有著自身不可替代的重要意義。為了更好滿足普通人對標本及其呈現形式的更高要求,一種既對貯存條件要求不太苛刻,又能同時滿足觀眾&34;要求的標本製作技術應運而生——生物塑化。

如果說剝製標本是從外部保存好皮毛,用假&34;撐起真&34;來製作標本,那麼塑化標本就是由內而外從完整如初保存細胞組織開始,讓標本既保存了真&34;,也留得住自己的真&34;。

2017年,全球首隻塑化大熊貓標本在大連展出。該展一經亮相,隨即引發全社會的爭議,更讓中國生物塑化的推行者、&34;海根斯在中國唯一的&34;隋鴻錦再度登上輿論的風口浪尖。從1990年第一次知道生物塑化,近30年的時間裡人們不斷追問,我們真的需要塑化技術來定格生命嗎?

對於這個問題,早在1970年,還在海德堡大學當解剖學助理的海根斯可能就有了答案——在首次目睹標本塑料塗膜後,海根斯就產生了一個疑惑:&34;

帶著這樣的疑惑,海根斯隨後在一次腎臟研究項目中受到啟發,於1977年1月成功&34;了一份生物標本——全球第一份真正的塑化標本。次年,海根斯又發明了器官組織切片標本塑化技術,進一步夯實了製作大腦等器官塑化標本的技術。

1979年,海根斯在德國成功為自己的技術申請到了專利認證,即使用合成樹脂浸潤動植物標本,以達到對生物標本的長期保存。十年後,海根斯又進一步升級了塑化處理過程中使用的浸泡溶液種類,在美國取得了&34;的新專利。

▲海根斯在十周年塑化紀念展上,與自己的標本合影。(圖源:GettyImage)

正所謂成也蕭何敗蕭何,生物塑化技術雖然讓海根斯名利雙收,但也使其終年爭議纏身。這種不同於傳統標本處理技術的新技術,強迫大眾需要在短時間內尋求科學技術與倫理道德之間的平衡。畢竟,活靈活現的生物塑化不僅關乎了生命倫理,還涉及了更多諸如宗教信仰的複雜問題——儘管在支持者眼中,只有更好地了解軀體是如何工作、如何破碎的,才能更理解健康生活方式的重要,才能更珍惜和敬畏生命,而這恰恰是生物塑化標本存在的意義。

拋開倫理道德爭議,不可否認的是,生物塑化確將人類對生物組織、尤其是人體標本的存儲帶入了一個全新階段。相較於以往的傳統標本,塑化標本有著非常明顯的優勢:除了能大幅降低科研用動物的宰殺量,塑化技術讓標本的存儲和展示擺脫了&34;的限制,人們既不需要再忍耐刺鼻的化學物質,又能近距離接觸標本,進而獲得更真實的&34;實踐經驗。

▲教學中使用的塑化豬、狗和馬器官。(圖源:Reda Mohamed)

以塑化犬胃腸道標本為例,這種標本目前多被用於內窺鏡教學和解剖學教學。不同於普通標本,在製作塑化犬胃腸道標本的過程中,會在固化過程中利用正壓氣流始終保持胃腸道的擴張狀態,更直觀、更真實、更衛生地展現不同器官組織的細節。

&34;,美國北卡羅來納州立大學獸醫學院曾在1989的對比實驗中指出,相比於PC塗層保護標本,尤其是對肌肉、神經、中樞神經、韌帶等難以細緻呈現的組織,塑化技術處理後的標本無論是從美學角度還是科學角度都更勝一籌。對於需要進行切片展示的生物組織,塑化處理後的標本更便於切片和展示。

▲使用彩色環氧樹脂血管注射著色技術處理後的藍鯨心臟塑化標本。(圖源:StanleyLliff)

更為難得的是,標本染色技術的同步發展更讓生物塑化如虎添翼:在塑化標本早期,染色通常多為灰色和棕色這種近似於福馬林浸泡後的顏色,而彩色環氧樹脂血管注射著色技術的出現,終於讓塑化標本開始變得多姿多彩。

如今,矽樹脂著色、一般改性聚酯彩塗等技術已被廣泛應用於標本染色。藉助這些技術,塑化標本也將成為人類更好了解生命和自然的工具之一。

半個世紀前,海根斯在歐洲首次提出生物塑化的概念,第一次將塑化標本介紹給世界;半個世紀後,師出海根斯的隋鴻錦在大連為塑化標本建起博物館,在爭議中和塑化技術蹣跚前進。如果說生物塑化技術曾因陌生而讓人對未知事物牴觸,那麼經過了五十餘年,是時候讓技術回歸技術本身了。

出品:科普中央廚房

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