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“异种出现”!全球首个可自我繁殖活体机器人面世

红星新闻 徽标 红星新闻 2021/12/1 红星新闻
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据外媒报道,美国研究团队近日发现一种全新的生物繁殖方式,并利用这一发现创造了有史以来第一个可自我繁殖的活体机器人——Xenobots 3.0(异种机器人3.0)。报道称,这是合成生物学界的一次惊人飞跃进展。未来可用于微塑料降解、再生医学等,或可为外伤、先天缺陷、癌症、衰老等提供更优的解决方案。

佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学的联合团队11月29日将此研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。去年,该研究团队用非洲爪蟾蛙早期胚胎中的皮肤和心脏细胞组装成一种全新的生命形式,通过算法构建出全球首个生物活体机器人“Xenobots(异种机器人)”。在此基础上,研究人员如今通过新设计,实现了机器人的自我复制繁殖。

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培养皿中吃豆人形状的“母体”异种机器人(红色),收集被压缩成球状的干细胞(黄色)进行复制

去年首次亮相

经新设计后可自我复制、自行生物降解

全球首个生物活体机器人不是由任何塑料或者金属组成,而是由青蛙胚胎细胞和人工电极组装而成。因此,这种合成的生物体被称为异种机器人。异种机器人由大约3000个干细胞组成,其宽度不到一毫米。联合研究团队在2020年首次将其推出亮相。在当时,异种机器人被激活时,可以执行特定任务,如移动、集体合作和自我修复。

“大多数人认为机器人是由金属制成的,但与其说机器人是由什么制成的,不如强调它的作用。它代表人类自主行动。”研究联合负责人、佛蒙特大学计算机科学家和机器人专家乔什·邦加德说道,“从这个意义上说,它是一个机器人,但显然它也是一个未经基因改造、由青蛙细胞制成的有机体。”

动态效果演示

“通过正确的设计后,它们会自发地复制。”邦加德表示。据他介绍,为了让异种机器人的复制更加有效,研究人员利用人工智能技术测试了数十亿种体型,最终选定了酷似电子游戏“吃豆人”一样的C形状。这种形状能够在培养皿中四处游动,找到微小的干细胞,用“嘴巴”收集数百个干细胞。几天后,机器人母体就可完整复制出一个全新的“后代”。

当然,自我复制的生物技术引发了担忧,认为繁殖速度可能难以控制。研究人员回应称这种生物机器人是无害的,完全在实验室内进行,实验还受到伦理专家的监管。此外,异种机器人能够利用储存在细胞内的能量在水生环境中生存数天或数周。在营养更加丰富的环境中,它们的寿命可以适当地被延长。但研究人员称,也很容易关闭制止这些细胞繁殖,在大约7天的时间内,可自行生物降解。

团队暂不打算向外发布

未来可用于医学、微塑料降解等

异种机器人是非常前沿且不成熟的技术,就像早期的计算机一样,还没有任何实际应用。但研究人员表示,这种分子生物学和人工智能的结合,可能会被用于人体和外界环境中的许多任务,例如降解海洋中的微塑料颗粒、根系检查和再生医学等。

“如果我们知道如何给这些生物体下指令,让它们做更加具体的事情,那最终就可用于再生医学——解决创伤性损伤、先天缺陷、癌症和衰老等问题。”来自塔夫茨大学的研究人员迈克尔·莱文表示。

邦加德也表示,如果能充分利用这种生物机器人的可塑性,很多事情都是可能的。“通过适当的监管,他们可以在封闭的环境中运作:用来检查垂直农场的植物根系,促进人工肉生产,或用于海水淡化、降低成本等。”

此外,该团队称暂并不打算将Xenobots作为机器人助手向外发布推广。他们认为在实验室里研究这些机器人,有助于创造更好更快的算法,以操纵已有的活细胞和功能细胞等。莱文表示:“问题是我们不知道如何预测和控制想要构建的细胞群。Xenobots是一个全新的研究平台。”

红星新闻记者 王雅林 实习记者 丁文

编辑 潘莉

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