據(jù)英國廣播公司（BBC）網(wǎng)站報道，美國研究人員用青蛙細(xì)胞創(chuàng)造了能夠自我復(fù)制的活體機(jī)器人。美國哈佛大學(xué)和塔夫茨大學(xué)機(jī)器人專家、博士后研究員山姆·克里格曼近日接受了該媒體記者采訪并介紹了更多相關(guān)信息?，F(xiàn)將文章摘編如下：

這個項目起初是發(fā)育生物學(xué)家與機(jī)器人專家之間的協(xié)作。我們的目標(biāo)是通過建造有類似能力的機(jī)器人來了解動物是如何生長和再生的。我們用硅膠制造了第一批機(jī)器人，它們可以改變形態(tài)和體量，以模擬生長過程。我們從中探究和發(fā)現(xiàn)最有意思的科學(xué)問題，好奇心促使我們提出了用生物細(xì)胞建造機(jī)器人的想法。具體而言，我們使用的是取自非洲爪蛙（Xenopus laevis）的細(xì)胞，因此我們的機(jī)器人得名xenobot。

所以，你們首先用計算機(jī)模型設(shè)計出了xenobot的外形？

沒錯。我們構(gòu)建了一個模型，試圖預(yù)測細(xì)胞在排列成不同結(jié)構(gòu)時的表現(xiàn)。如果你看一下模型內(nèi)部，就會看到一個虛擬的培養(yǎng)皿，里面裝有若干虛擬的xenobot，每個xenobot都有自己的設(shè)計和獨特的行為。我們在模型內(nèi)部運(yùn)行了一個試錯進(jìn)化過程，以便找到合適的xenobot設(shè)計。

計算機(jī)通常會提出人類沒發(fā)現(xiàn)的簡單有效的解決方案。人類的認(rèn)知局限和偏見完全有可能阻止我們手工設(shè)計出真正有用的xenobot。但是，由于有計算機(jī)軟件在為我們設(shè)計xenobot，我們有無限的可能性。

為什么選擇用青蛙心臟細(xì)胞制造xenobot？

我們之所以選擇青蛙心臟細(xì)胞，是因為我們實驗室有青蛙細(xì)胞。這些青蛙一次產(chǎn)下數(shù)千個卵。第2天，這些蛙卵只有一天大，我們從中取了一些來制造xenobot。當(dāng)時，蛙卵內(nèi)部沒什么東西，只是軟乎乎的一團(tuán)——干細(xì)胞尚未形成，沒有任何神經(jīng)元或感覺器官存在。因此我們覺得這在倫理上是負(fù)責(zé)任的獲取制造材料的方式。我們引導(dǎo)這些細(xì)胞發(fā)育成2種組織——心臟肌肉和皮膚，因為這足以制造出非常簡單的xenobot。

例如，我們制造的第一批xenobot可以利用心臟細(xì)胞行走，心臟細(xì)胞會像活塞一樣收縮和膨脹，并沿著培養(yǎng)皿底部推動xenobot。我們最新的一批xenobot完全是由皮膚組織構(gòu)成的。青蛙皮膚組織上有一片片被稱為纖毛的纖細(xì)毛發(fā)。這些毛發(fā)像靈活的槳一樣來回擺動，推動xenobot向前，并讓它游動起來。青蛙細(xì)胞的一個良好特性是它們預(yù)先裝載了能量（類似雞蛋中的蛋黃），可以讓它們維持生存數(shù)周，無需補(bǔ)充能量或喂食。

那么，你們是如何用細(xì)胞制造出xenobot的？

任何人只要有一只穩(wěn)定的手，就可以按照我們在發(fā)表的研究報告中詳細(xì)說明的步驟來制造xenobot。你真正需要的只有顯微鏡、尖頭鉗子、青蛙卵、鹽水和一個培養(yǎng)皿。首先，我們從一天大的青蛙卵中獲取特定細(xì)胞。如果我們讓足夠多的細(xì)胞彼此接觸，它們就會粘在一起，緊縮成一個球體。

然后，我們可以用減法來雕刻出計算機(jī)設(shè)計的身體形狀。具體方法是，用尖頭鉗子和微刻蝕儀輕微燒灼組織，使其保持理想的形狀。由此產(chǎn)生的xenobot直徑不到1毫米，比一粒沙還小，但作為一顆微粒是肉眼可見的。

每個孩子都夢想著用樂高積木做出某個東西，它可以神奇地變成一個會走路、會說話的生物。因此很多書籍和電影都探討了這種想法。比如電影《冰雪奇緣》中的雪寶、《姜餅人》《木偶奇遇記》等。我們的這種迷戀可以追溯到有關(guān)給無生命的物體賦予生命的古代文學(xué)。每個xenobot一開始都相當(dāng)于數(shù)字計算機(jī)比特——電子游戲中的一個虛擬生物。如果它在電子游戲中表現(xiàn)出有趣的行為，我們真的會賦予這些計算機(jī)比特生命。是不是很酷？

所以你發(fā)現(xiàn)這些xenobot可以制造一代接一代的復(fù)制品？

我認(rèn)為這恰當(dāng)?shù)孛枋隽苏诎l(fā)生的情況。我們或許會說它們在繁殖，但自然界的繁殖意味著從一顆種子、一枚卵子或母體的一個碎片開始生長。我們發(fā)現(xiàn)，如果我們把離散的干細(xì)胞撒進(jìn)xenobot的培養(yǎng)皿，xenobot就會把這些干細(xì)胞堆疊成一個個細(xì)胞團(tuán)。包含至少50個細(xì)胞的細(xì)胞團(tuán)會發(fā)育成xenobot的孩子。

當(dāng)我們把xenobot的孩子放進(jìn)新的培養(yǎng)皿時，它們的行為就像它們的母體一樣——四處游動，把離散的干細(xì)胞堆疊成一個個細(xì)胞團(tuán)，細(xì)胞團(tuán)再發(fā)育成xenobot的孫輩。xenobot的孫輩再制造出xenobot的重孫輩，如此循環(huán)往復(fù)，生生不息。我知道，這個過程可能聽起來像是派對上的把戲，但我認(rèn)為這是一項重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)——這是生物學(xué)中一種過去不為人知的自我復(fù)制形式，它提出了各種新問題。

你是如何讓它們以這種方式復(fù)制的？

你還不能把USB線插進(jìn)xenobot。但我們可以通過設(shè)計它們的母體的形狀，在某種程度上對它們進(jìn)行編程。正如你可能預(yù)料的那樣，有些體型比別的體型更適合堆疊。由于xenobot的復(fù)制能力與它們將細(xì)胞堆疊成較大細(xì)胞團(tuán)的能力相關(guān)，所以可以更好地堆疊細(xì)胞的xenobot，就能成為較好的復(fù)制者。我們所知道的最佳復(fù)制者非常簡單——它看起來就像上世紀(jì)80年代電子游戲中的“吃豆人”——圓圓的造型，側(cè)面缺的一角是它的嘴巴。

你是否在考慮未來的應(yīng)用？

鑒于我們對xenobot的了解——它們自帶能量、可生物降解、體型很小、可以在水中生活，我們可以想象，未來xenobot可能投入水下應(yīng)用，也許可以用于清除湖泊中的微塑料或其他粒子。它們還可能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)方面。你現(xiàn)在絕對不想在體內(nèi)注入青蛙細(xì)胞。但原則上，我們可以用人類細(xì)胞而不是青蛙細(xì)胞來制造xenobot。

如果我們這樣做，那么也許未來某一天，我們也可以吞下xenobot，把它當(dāng)作智能送藥工具。當(dāng)然，制造有用的微型機(jī)器人醫(yī)療裝置并非易事。如果這種機(jī)器人看起來像是外來入侵者，那么它們將引發(fā)人體試圖消滅它們的免疫反應(yīng)。器官移植可以挽救患者生命，但患者的身體可能發(fā)生排異反應(yīng)——這是醫(yī)學(xué)上的一個大問題。我們可以設(shè)想一種解決方案，那就是用人類患者自身細(xì)胞創(chuàng)造出定制機(jī)器人。（編譯/馬丹）

來源：參考消息網(wǎng)