可自我復制的活體機器人問世

　　從萌芽植物到有性動物再到入侵病毒等，在數十億年的時間里，生物體已經進化出多種復制方式。現在，美國佛蒙特大學、塔夫茨大學和哈佛大學威斯生物啟發工程研究所(以下簡稱威斯研究所)的科學家發現了一種全新的生物復制形式——在運動中產生后代，并將這一發現應用于創造有史以來第一個可自我復制的活體機器人。

　　這支團隊此前制造了第一批活體機器人(“Xenobots”，由青蛙細胞組裝而成，報告于2020年)。現在，他們發現，這些計算機設計和手工組裝的生物體可以在培養皿中游動并找到單個細胞，它們將數百個細胞聚集在一起，并在它們的吃豆人形狀的“嘴”中組裝“嬰兒”活體機器人——幾天后，后者成為新的活體機器人，外形和動作和前者一樣。這些新的活體機器人可以重復上述過程，找到細胞，建立自己的副本。

　　11月29日，相關研究成果發表于美國《國家科學院院刊》。

　　很長一段時間以來，人們認為已經找到了生命復制的所有方法。“但這是以前從未被觀察到的。”論文合著者、塔夫茨大學和威斯研究所資深科學家Douglas Blackiston說，他組建了Xenobot的“父母”，并開發了新研究的生物學部分。

　　在非洲爪蟾蛙體內，這些胚胎細胞會發育成皮膚。“但我們將它們置于一個全新的環境中。”研究的領導者之一、塔夫茨大學艾倫探索中心主任Michael Levin說。

　　在早期的實驗中，科學家驚訝于活體機器人可以被設計用于完成簡單任務;現在，他們震驚于這些生物體——計算機設計的細胞集合，會自發復制。

　　Xenobot母體由大約3000個細胞組成，形成一個球體。“實際上，讓系統繼續繁殖是非常困難的。”論文主要作者、塔夫茨大學和威斯研究所研究員Sam Kriegman說，但隨著人工智能程序在“深綠”超級計算機集群中工作，一種進化算法能在模擬中測試數十億種體形。在這項新研究中，科學家發現了一種方法，可以讓細胞在“運動學”復制中更加有效。

　　“我們讓超級計算機弄清楚如何調整Xenobot最初的形狀，經過幾個月，人工智能給出了一些奇怪的設計，其中一個很像吃豆人。”Kriegman說。

　　“我們發現，在生物體或生命系統中有一個以前未知的巨大空間。”研究領導者之一、佛蒙特大學計算機科學家Joshua Bongard說，“我們發現了會走路的活體機器人、會游泳的活體機器人，在這項研究中，我們發現了可以進行運動學復制的活體機器人。此外，還會有什么?”

　　或許正如科學家在美國《國家科學院院刊》上寫的那樣，“生命在表面之下隱藏著令人驚訝的行為，等待被發現”。

　　有些人可能會為這個發現而振奮，有些人可能會對自我復制生物技術的概念感到擔憂甚至恐懼。對于該團隊來說，目標是更深入地理解這一行為。

　　研究團隊也看到了再生醫學研究的前景。“如果我們知道如何讓細胞群做我們想讓它們做的事，將誕生創傷損傷、出生缺陷、癌癥等問題的解決方案。” Levin說。