科学家创造首个自我复制的活体机器人

佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学怀斯生物启发工程研究所的科学家们创造了首个自我复制的活体机器人。这种创造是在发现了一种新的生物繁殖形式之后实现的。

该研究结果发表在《国家科学院院刊》上。国家科学院院刊

活体 Xenobots

该团队是建造首个活体“Xenobots”的团队，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盘子里找到单个细胞。然后，他们聚集了几百个细胞来组装“婴儿”Xenobots，这些 Xenobots 只需几天就能成为正常的 Xenobots。

新的 Xenobots 然后可以出去并建造它们自己的副本，不断重复这个过程。

约书亚·邦加德（Joshua Bongard）博士是一位计算机科学家和机器人专家，任职于佛蒙特大学。他共同领导了这项研究。

“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 蛙中获得了灵感，这种蛙的胚胎细胞会发展成皮肤。

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的主任，也是这项新研究的共同领导者。他也是怀斯生物启发工程研究所的副教授。

“它们会坐在蝌蚪外面，防止病原体侵入并重新分配黏液，”莱文说。“但我们现在给它们一个新的环境，让它们重新想象自己的多细胞性。”

道格拉斯·布莱克斯顿（Douglas Blackiston）博士是这项研究的共同作者，也是塔夫茨大学和怀斯生物启发工程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。

“人们已经认为我们已经弄清楚了所有生命体繁殖或复制的方式。但这是以前从未被观察到的东西，”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，但解放了它们成为蝌蚪的束缚，它们利用集体智慧、可塑性，做出令人惊讶的事情。”

自发复制

早期实验表明，Xenobots 可以被设计成执行简单任务，但新的 Xenobots 表明生物体可以自发复制。

“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种新任务，”莱文说。

萨姆·克里格曼（Sam Kriegman）博士是这项研究的首席作者。

“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，这在整个细胞或生物体的规模上以前从未被观察到。

由于这是机器人领域内完全新领域，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，了解它的工作原理至关重要，”邦加德说。“（机器人）不是让我夜不能寐的东西。真正让我担心的是下一次大流行；污染加剧的生态系统损害；气候变化的威胁加剧。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在什么条件下我们可以控制它，引导它，熄灭它，夸大它。”

这些活体机器人完全被保存在实验室中，可以轻松被消灭，并由联邦、州和机构伦理专家进行审查。

该团队为此类技术看到许多潜在应用，包括再生医学。

“如果我们知道如何告诉细胞集合做我们想要它们做的事情，最终，这就是再生医学——这是解决创伤、出生缺陷、癌症和衰老的解决方案，”莱文说。“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将要建造什么。Xenobots 是一个新的平台，用于教我们。”