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撰文：吳婷婷 編審：寇建超 你或許聽過制造機(jī)器人、組裝機(jī)器人、3D 打印機(jī)器人，但你聽過“繁殖機(jī)器人”嗎？ 為了永續(xù)生存，生命必須繁衍。數(shù)十億年來，地球上的生物體已經(jīng)進(jìn)化出了多種繁殖方式，如今機(jī)器人也能做到自我復(fù)制并繁殖后代。 近日，來自美國佛蒙特大學(xué)、塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了有史以來第一款可自我繁衍的活體機(jī)器人，它們的外觀酷似 80 年代的電子游戲《吃豆人》，能夠一邊“吃掉”其他細(xì)胞，一邊實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制！  據(jù)論文描述，這一創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)有望在未來為外傷、先天缺陷、癌癥、衰老等提供更直接、更個性化的藥物治療。 是這樣的？   那么，它是如何被創(chuàng)造出的？ 大概從農(nóng)業(yè)誕生之日起，人類就一直在努力了解其他生物以為自己所用，如今基因編輯也變得越來越普遍，科學(xué)家們也已經(jīng)嘗試組裝了一些人工生物，即復(fù)制已知動物的身體形態(tài)。 在這一研究中，該團(tuán)隊(duì)思考：我們是否能夠利用計算機(jī)技術(shù)，基于機(jī)器人，從頭到尾，徹底地創(chuàng)造出一種全新的生物體？ 于是，研究團(tuán)隊(duì)選定了一種由非洲爪蟾（Xenopus laevis）胚胎干細(xì)胞分化出的心肌細(xì)胞和皮膚細(xì)胞組成的細(xì)胞團(tuán)作為初始生物體，其中心肌細(xì)胞為細(xì)胞團(tuán)的運(yùn)動提供動力，而皮膚細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)支撐。 他們花費(fèi)數(shù)月時間，使用進(jìn)化算法，終于在佛蒙特大學(xué)佛蒙特州高級計算核心的 Deep Green 超級計算機(jī)集群上為新生命形式找到了最佳設(shè)計形態(tài)，并賦予了它們能夠完成特定任務(wù)的能力，比如在一個方向上運(yùn)動、搬運(yùn)物體等。 圖｜計算機(jī)利用兩種細(xì)胞的組合，形成全新的活體機(jī)器人“Xenobot”（來源：該論文） 復(fù)制已經(jīng)演變成許多不同的形式：裂變、孢子形成、無性生殖、有性繁殖、雌雄同體和病毒繁殖，而這些不同的過程有一個共同的特性：所有過程都是在生物體內(nèi)進(jìn)行。 但對 Xenobot 來說，科學(xué)家認(rèn)為最佳的復(fù)制方式，其實(shí)是在體外不斷“吃”新細(xì)胞。 在實(shí)驗(yàn)中，研究人員將包含 3000 個細(xì)胞的 Xenobot 放在培養(yǎng)皿中，之后這些細(xì)胞團(tuán)表面的纖毛就如同細(xì)菌的鞭毛，推動著它們按照設(shè)計的方向螺旋游動。 令人驚訝的是，在此過程中，它們會推動四處分布的干細(xì)胞，將它們聚集在一起，堆積的細(xì)胞不斷增多，只在 5 天之內(nèi)，就能形成一個比第一代更小、更接近球形的全新細(xì)胞團(tuán)——二代 Xenobot。 不過，這樣的繁衍只能夠持續(xù) 1-2 代。 那么，又該如何延長繁衍代數(shù)呢？ 研究人員想到了人工智能。通過在 Deep Green 超級計算機(jī)集群上運(yùn)行的人工智能程序，進(jìn)化算法在模擬實(shí)驗(yàn)中測試出數(shù)十億種細(xì)胞形態(tài)。不過最終，人工智能“絞盡腦汁”，得到了一個類似于吃豆人的最佳設(shè)計。  最后，它們最多已經(jīng)能夠繁衍 4 代，而“后代”直徑也比球形 Xenobot 的后代大 50% 左右！
然而，也有一部分人對自我復(fù)制生物技術(shù)感到擔(dān)憂甚至恐懼，這就像 AI 忽然擁有自我意識一樣。 但該團(tuán)隊(duì)聲明，這些毫米大小的活體機(jī)器人受控于實(shí)驗(yàn)室條件，會很容易被銷毀。 不過，雖然會有擔(dān)憂與風(fēng)險，我們也不能完全忽視這一研究的重要成果，它可能應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)，新型活體機(jī)器人或許能夠成為智能藥物輸送或內(nèi)外科手術(shù)的新型載體，為外傷、先天缺陷、癌癥和衰老等疾病的治療提供更佳解決方案，甚至可能對新冠疫苗研發(fā)有所幫助。 此外，該研究也打破了人們對于生命繁衍的固有認(rèn)知，人們首次觀察到了一種新的繁衍方式。正如研究人員在論文中所寫的那樣： “生命在表面之下隱藏著眾多令人驚訝的行為，還等待被發(fā)現(xiàn)?！?/strong> 參考資料： https:///news/2021-11-xenobots-team-robots.html https://www./content/118/49/e2112672118 https:///news/2020-01-team-robots.html  |
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