科学家创造出首个自我复制的、有生命的机器人

佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的科学家创建了首个自我复制的、有生命的机器人。该创造是在发现了一种新的生物繁殖形式之后实现的。

研究结果发表在国家科学院院刊上。

有生命的Xenobots

该团队曾经建造过首个有生命的“Xenobots”，他们发现这些计算机设计和手工组装的生物体能够游到它们的小容器中去寻找单个细胞。然后，它们聚集了几百个细胞来组装“婴儿”Xenobots，这些Xenobots在几天后就变成了正常的Xenobots。

新的Xenobots可以出去并建造自己的副本，不断重复这个过程。

约书亚·邦加德（Joshua Bongard）博士是佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家，他领导了这项研究。

“只要设计得当，它们就会自发地自我复制，”邦加德说。

该团队从Xenopus laevis蛙中获得灵感，这种蛙的胚胎细胞会发育成皮肤。

迈克尔·莱文（Michael Levin）博士是塔夫茨大学的生物学教授和艾伦发现中心主任，也是这项新研究的联合领导者。他也是Wyss研究所的副教授。

“它们会坐在蝌蚪外面，防止病原体进入并重新分配黏液，”莱文说。“但我们现在把它们放在一个新的环境中。我们让它们有机会重新想象它们的多细胞性。”

道格拉斯·布莱克斯顿（Douglas Blackiston）博士是研究的共同作者，也是塔夫茨大学和Wyss研究所的高级科学家。他负责组装Xenobot“父母”并开发了该研究的生物部分。

“人们已经认为很长时间了，我们已经弄清楚了生命可以复制或繁殖的所有方式。但这是以前从未观察到过的东西，”布莱克斯顿说。

“这是深刻的，”莱文继续说。“这些细胞拥有蛙的基因组，但解放于成为蝌蚪之后，它们利用集体智能，一种可塑性，做出令人惊叹的事情。”

自发复制

早期实验展示了Xenobots如何被设计成完成简单任务，但新的Xenobots展示了生物体如何自发复制。

“我们拥有完整的、未经修改的蛙基因组，但它并没有暗示这些细胞可以共同完成这个新任务，”莱文说。

萨姆·克里格曼（Sam Kriegman）博士是该研究的首席作者。

“这些是蛙细胞，以一种与蛙完全不同的方式复制。没有任何已知的动物或植物以这种方式复制，”克里格曼说。

这项研究中最大的突破之一是展示了运动复制，这种现象以前从未在整个细胞或生物体的水平上被观察到。

由于这是在机器人领域完全新鲜的领域，该团队正在应对这种技术所带来的风险。

“我们正在努力了解这种特性：复制。世界和技术正在迅速变化。对于整个社会来说，了解和研究它的工作原理是非常重要的，”邦加德说。“（机器人）不是让我夜不能寐的东西。真正带来风险的是下一次流行病；污染加剧的生态系统损害；气候变化带来的威胁加剧。这是一个理想的系统，用于研究自我复制系统。我们有道德义务去了解我们可以控制它、引导它、熄灭它、夸大它的条件。”

这些有生命的机器人完全被保存在实验室中，可以轻松熄灭，并由联邦、州和机构伦理专家审查。

该团队认为这种技术有许多潜在的应用，包括再生医学。

“如果我们知道如何告诉细胞群做我们想要它们做的事情，最终，这就是再生医学——这就是解决创伤、出生缺陷、癌症和衰老的解决方案。所有这些不同的问题都存在，因为我们不知道如何预测和控制细胞群会建造什么。Xenobots是一个新的平台，教我们这些，”莱文说。