數十億年來,生物體為了延續生命,已經進化出多種繁衍方式。近日,美國佛蒙特大學和塔夫茨大學的研究團隊發現了一種全新的生物繁殖方式,并利用這一發現創造了
有史以來第一個可自我繁殖的活體機器人——Xenobots 3.0,未來或可為外傷、先天缺陷、癌癥、衰老等提供更直接、更個性化的藥物治療
。研究結果發表在29日《美國國家科學院院刊》上。
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視頻來源:美國佛蒙特大學Youtube官方賬號;制作:張佳欣 張爽(00:57)
去年,該研究團隊用非洲爪蟾早期胚胎中的皮膚和心臟細胞組裝成一種全新的生命形式,創造出全球首個活體機器人“Xenobots(異種機器人)”。它們可在耗盡能量之前獨立移動約一周,同時可自我修復并自然分解。今年3月,Xenobots 2.0活體機器人問世,其能夠使用像頭發一樣的纖毛“腿”自行推進,在一個表面上快速移動。此外,它還有記錄信息的能力。
此次
全新升級的Xenobots 3.0僅有毫米寬度
,既不是傳統的機器人,也不是一種動物,而
是活的、可編程的有機體。
研究人員發現,如果將足夠多的異種機器人放置在培養皿中彼此靠近,它們會聚集并開始將其他漂浮在溶液中的單個干細胞堆疊起來。于是,多達數百個干細胞在它們如同吃豆人形狀的“嘴”中組裝了“嬰兒”異種機器人。幾天后,這些“嬰兒”就會變成外觀和動作都跟母體一樣的新異種機器人。然后這些新的Xenobots可再次出去尋找細胞,并建立自己的“副本”,就這樣周而復始,不斷復制。
AI設計的吃豆人形狀的“母體”生物(紅色),旁邊是被壓縮成球狀的干細胞——“后代”(綠色)。圖片來源:道格拉斯?布萊克斯頓和山姆·克雷格曼
該研究主要作者、美國佛蒙特大學計算機科學和機器人學教授喬什·邦加德說,異種機器人最初是球形的,由大約3000個細胞組成。分子水平上的動力學復制是眾所周知的,但以前從未在整個細胞或生物體的水平上觀察到過,而此次Xenobots 3.0的復制正是運用了這一機制。
Xenobots 3.0的設計團隊(左起):喬西·邦加德,佛蒙特大學;邁克爾·萊辛,塔夫茨大學和哈佛大學Wyss研究所;道格拉斯?布萊克斯頓,塔夫茨大學;山姆·克雷格曼,塔夫茨大學和哈佛大學Wyss研究所。圖片來源:塔夫茨大學
邦加德介紹說,為了讓異種機器人在此類復制中更有效,研究人員利用人工智能技術測試了數十億種體型,最終塑造出類似吃豆人一樣的C形狀,這種形狀能夠在培養皿中找到微小的干細胞,聚集并完成復制。
雖然自我繁殖的生物技術用途令人擔憂,但研究人員表示,這些機器人完全被封裝在實驗室中,是可生物降解的,很容易被消滅,并經過了美國聯邦、州和機構各級倫理專家的審查。
邦加德表示,這種分子生物學和人工智能技術結合的成果或可用于人體和環境中的許多任務,例如收集海洋中的微塑料、檢查根系和再生醫學等。
來源:科技日報
原標題:《全球首個可自我繁殖活體機器人問世!》
