全球首个可自我繁殖活体机器人问世 惊喜还是惊吓?

啥?机器人能自己偷偷“下崽”?全球首个可自我繁殖活体机器人问世,惊喜还是惊吓如果有一天,机器人也能生娃,世界会变成啥样?这还真不是异想天开,美国科学家已研发出

  啥?机器人能自己偷偷“下崽”?

  全球首个可自我繁殖活体机器人问世,惊喜还是惊吓

  如果有一天,机器人也能生娃,世界会变成啥样?这还真不是异想天开,美国科学家已研发出“有史以来第一个可繁殖的活体机器人”。

  你或许听说过制造机器人、组装机器人、3D打印机器人,但听说过“繁殖机器人”吗?数十亿年来,地球上的生物体已进化出多种繁殖方式,如今机器人也能自己“生娃”,网友惊呼:难道机器人统治时代真要来了?

  ■ 异种机器人来了,长得像吃豆人

  近日,来自美国佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学的研究团队研发出有史以来第一款可自我繁衍的活体机器人——Xenobots 3.0,其外观酷似电子游戏《吃豆人》中的“吃豆人”,能够一边“吃掉”其他细胞,一边实现自我复制。该研究结果发表在11月29日《美国国家科学院院刊》上。

  其实,从诞生到现在,Xenobots已经历了从1.0到3.0的升级进化,实现了从简单行走到自我发育繁殖。

  去年1月,研究团队用非洲爪蟾早期胚胎中的皮肤和心脏细胞,创造出全球首个活体机器人“Xenobots(异种机器人)”。从基因组织上来看,活体机器人的本质是青蛙——100%由青蛙的DNA组成,但它们却不是青蛙,而是机器人。

  这种“活体机器人”拥有两条“短腿”,并能依靠自主力量朝目标移动,即便被损坏或撕裂,也能自行复制和修复,耗尽能量前能独立移动约一周。研究者说:“我们把机器人切成两半,结果它不仅能把自己缝合起来,其后还能继续活动。”

  今年3月,Xenobots2.0活体机器人问世,其外层细胞能长出纤毛,可在不同环境中移动,且速度更快。第二代Xenobot能比第一代多活3—7天,且科学家还首次赋予它记忆能力。

  他们在Xenobot的细胞植入一个会发绿光的荧光蛋白。如果被波长400纳米的光照射,这种荧光蛋白的结构会发生改变,开始发红光。这是一个简单的光控开关,Xenobot被照射后能改变发光颜色,这也显示它记住了被照射的信息。

  此次全新升级的Xenobots 3.0仅有毫米宽,既不是传统的机器人,也不是一种动物,而是活的、可编程的有机体。

  研究人员发现,如果将足够多的异种机器人放置在培养皿中彼此靠近,它们会聚集并开始将其他漂浮在溶液中的单个干细胞堆叠起来。

  于是,多达数百个干细胞在如同吃豆人形状的“嘴”中,组装了“婴儿”异种机器人。几天后,这些“婴儿”就会变成外观和动作都跟母体一样的新异种机器人。这些新的Xenobots再次出去寻找细胞,并建立自己的“副本”,就这样周而复始,不断复制。

  为了让异种机器人在此类复制中更有效,研究人员利用人工智能技术测试了数十亿种体型,表现最好的是一种形似“吃豆人”的Xenobot,平均能延续3代,比球形Xenobot多了1.5倍,且其产生的“后代”直径也比球形Xenobot的后代大50%左右。

  ■ 前所未有的“生娃”方式

  生物的繁殖方式可分为无性生殖和有性生殖。但无论是细菌分裂,还是动物通过精子和卵子结合的方式,都有一个共同特征:需要依赖内部环境。简单说,就是内部积累了足够资源后再分裂。例如,1个细菌需要积累完资源才能分裂成2个,而精子和卵子的形成、成熟,以及受精卵的发育也是如此。

  相比之下,病毒的繁殖方式比较特殊,它并不依赖自身,而是通过控制外部环境的资源为己所用——也就是通过入侵细胞后控制和夺取资源。这种方式十分类似于科学家对未来机器人复制方式的畅想。

  而这次,最新的Xenobot初步实现了这个畅想,科学家将这种繁殖方式称为自发运动的自我复制,这也是首次发现在多细胞生命系统中,存在这种繁殖方式。

  不过,这种自我“繁殖”就是“生孩子”吗?北京航空航天大学教授叶盛认为,活体机器人Xenobot可以自我繁殖的观点并不太准确:“活体机器人产生新个体的过程不是繁殖的过程,而是复制的过程。”

  与复制不同,繁殖意味着存在生长过程。但是,活体机器人Xenobot并没有产生一个需要通过外界能源和物质滋养以成长的未成熟小个体,而是将其他的干细胞聚拢在一起,形成了自己的一个复制品,因此,用“复制”描述这一过程更为合适。

  ■ 机器人统治时代要来了?

  活体机器人自去年诞生时,已在科学界引起伦理上的争议。此番学会自我繁衍的消息一出,更是引来舆论一片哗然。人造生命学会自己“生孩子”,潘多拉的魔盒是否就此打开?更有网友直呼“机器人统治时代要来了”。对此,研究人员认为大可不必如此紧张,“这些活的‘机器’只有毫米大小,它仅限于实验室内,可以轻易地被销毁。”

  研究者称,Xenobots细胞可以在室温下存活,在没有任何外部食物储备的情况下,最多能存活10到14天。如果没有为这个系统提供丰富的青蛙干细胞来源,这个系统就会崩溃,细胞14天后就会分解掉。所以,没有外界帮助,这种细胞是无法繁殖的。而且,这些机器人完全被限制在实验室中,是可生物降解的。

  研究者指出,Xenobots自我繁殖现象在某种程度上是短暂的,自我复制只能持续1-2代,不能无限期繁殖。

  尽管目前,人们把Xenobot称为“活体”机器人,不过,它究竟是一种机器,还是一种全新形态的生物体,其实还有一些争议。在叶盛看来,这种“活体”机器人介于生物和机器之间,在行为模式上与已有的机器人“非常类似”。

  叶盛指出,现阶段研究者们在实验室里造出的“活体”机器人,还没有离开实验室后在自然界里独立生存的能力,这意味着,自然界中不存在能够让活体机器人实现自我复制的环境条件。短时间内,它很难对我们的生物圈乃至人类社会产生威胁。

  “可能目前不需要担心这件事,但是未来它的功能变得更复杂,自我复制能力变得更强时,它跟大自然之间会产生什么相互作用和影响,恐怕就很难判断了。”叶盛说:“从长远来看,它的安全性的确是一个值得考虑的问题。但恰恰是因为考虑到安全性,我们现在才需要去研究它,我觉得两者是相辅相成的。”

  ■ 未来或可用于医学、微塑料降解等

  现在的Xenobot还很原始,就像上世纪40年代刚开发出的计算机,没任何实际应用。不过,科学家或许可以得到不少启发。

  创伤、出生缺陷、癌症、衰老等困扰人类的问题之所以存在,是因为我们无法预测和控制细胞的群体行为。而当科学家更深入地理解像Xenobot这样的可重构有机体后,或许就能更精准地控制细胞行为。

  研究人员表示,这种分子生物学和人工智能的结合,可能会被用于人体医学和地球环境中的许多任务——包括降解海洋中的微塑料颗粒、根系检查和再生医学等,唯一需要解决的是找到预测和控制Xenobots的方法。

  未来,人类可以通过编程让它们清除水体中的微塑料,将靶向药物运送到患者体内,以及助力疫苗研发等。“活体”机器人或许还可为外伤、先天缺陷、癌症、衰老等提供更直接、更个性化的药物治疗。中国人民大学哲学院副教授王小伟认为,这些目标“未来可期”,但现阶段的研究成果距临床实际应用还有很多路要走。

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