当您从青蛙胚胎中取出细胞，并将它们培育成由算法“进化”而来的新生物体时，会发生什么？您会得到研究人员称之为世界首个“活体机器”的东西。
尽管最初的 干细胞 来自青蛙——非洲爪蟾 Xenopus laevis ——但这些所谓的异种机器人 (xenobots) 与任何已知的两栖动物都不相似。一项新的研究表明，这些微小的团块只有 0.04 英寸（1 毫米）宽，由生物学家组装成计算机模型设计的身体的活体组织构成。
科学家最近报告称，这些可移动的生物体可以独立和集体移动，可以自我修复伤口并在一段时间内存活数周，并且可能用于在患者体内运输药物。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续看到关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的报道。
“它们既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种，”研究合著者、佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家 Joshua Bongard 在一份声明中说。“这是一种新型的人造物：一种活着的、可编程的生物体。”
算法塑造了异种机器人 (xenobots) 的进化。主要研究作者、佛蒙特大学计算机科学系进化机器人学博士候选人 Sam Kriegman 在伯灵顿表示，它们从皮肤和心脏干细胞生长成由数百个细胞组成的组织团块，这些团块通过心肌组织产生的脉冲移动。
“没有来自遥控器或生物电的外部控制。这是一个自主体——它几乎像一个上发条的玩具，”Kriegman 告诉 Live Science 说。
生物学家向计算机输入了自主异种机器人 (xenobots) 的约束条件，例如其组织的最大肌肉力量以及它们如何在水环境中移动。然后，该算法产生了多代微小生物体。性能最佳的机器人将在算法内部“繁殖”。正如进化在自然界中发挥作用一样，最不成功的形式将被计算机程序删除。
“最终，它能够为我们提供实际上可以转移到真实细胞的设计。这是一个突破，”Kriegman 说。
然后，研究作者将这些设计变为现实，将干细胞拼接在一起，形成由进化算法设计的自驱动 3D 形状。皮肤细胞将异种机器人 (xenobots) 固定在一起，而心脏组织在它们“身体”特定部位的跳动推动着这些机器人 (bots) 在培养皿的水中移动数天甚至数周之久，而无需额外营养，据该研究称。Kriegman 说，这些机器人 (bots) 甚至能够修复严重的损伤。
“我们几乎将活体机器人切成两半，它的细胞自动将它的身体重新拉合起来，”他说。
“我们可以想象这些活体机器人有许多其他机器无法完成的有用应用，”研究合著者、马萨诸塞州塔夫茨大学再生与发育生物学中心主任 Michael Levin 说。这些应用可能包括针对有毒泄漏物或放射性污染物、收集海洋微塑料，甚至清除人体动脉中的斑块，Levin 在一份声明中说。
介于机器人和生物体之间的造物是科幻小说中流行的主题；想想“终结者”电影中的杀人机器或“银翼杀手”世界中的复制人。Levin 说，所谓活体机器人以及使用技术创造生物体的前景，自然会引起一些人的担忧。
“这种恐惧并非没有道理，”Levin 说。“当我们开始摆弄我们不理解的复杂系统时，我们将得到意想不到的后果。”
然而，他补充说，在像异种机器人 (xenobots) 这样的简单有机形式的基础上进行构建也可能带来有益的发现。
“如果人类要生存到未来，我们需要更好地理解复杂特性是如何从简单规则中产生的，”Levin 说。
该研究结果于 1 月 13 日在线发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。
版权所有 2020 LIVESCIENCE.com，Future 公司。保留所有权利。未经授权，不得发布、广播、改写或重新分发此材料。