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福祸难料/全球首款“活体机械人”学会繁殖

2021-12-01 04:26:38大公报
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  图:Xenobot简介

  【大公报讯】综合美国有线电视新闻网、《卫报》、《每日邮报》报道:美国研究人员11月29日表示,全球首款“活体机械人”Xenobot已学会自我繁殖。一种形似经典街机游戏“食鬼”(Pac-Man)中小精灵的机械人会自行将松散的干细胞聚集起来,几天就能形成“后代”。这种繁殖方式在已知的多细胞生物中前所未见。从非洲爪蟾干细胞中诞生的Xenobot去年问世时已引发科学伦理争议,如今更多人担忧它会突破人类管制。但研究人员坚称其可控,且有望在医疗、环保等领域大放异彩。

  美国佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学威斯研究院的研究人员11月29日在《美国科学院院报》(PNAS)上发表论文,展示Xenobot自我繁殖的方式。这种机械人由非洲爪蟾干细胞培育出的皮肤细胞和心肌细胞组成,最初的形象是直径不超过1毫米的类球体,每个个体约有3000个细胞,能够在液体中游动。研究人员发现,球形Xenobot在特殊情况下偶尔会通过“动力覆製”方式繁殖,即将大量细胞聚集在一起形成新个体。

  这种现象以往只会出现在分子层面,人类从未在细胞或生物体层面观察到这种繁殖方式。研究人员随后利用人工智能(AI)程序测试了数十亿种体型,包括三角形、正方形、星形等,并在几个月后设计出如同小精灵的“C”形Xenobot。这种机械人的繁殖效率明显高于球形机械人。

  研究员:机械人容易销毁

  根据研究论文,“C”形Xenobot会在培养皿内四处游动,将成百上千个干细胞推到一起,堆积在自己的“嘴”里,并组装成新的机械人个体。不同的机械人还会协作搜集细胞,共同创造后代。佛蒙特大学机械人专家、论文第一作者邦加德表示:“有了正确的设计,这些机械人就会自发进行自我覆製。”他认为,Xenobot既是机械人,也是一种特殊的生物。

  新个体与“父母”外形相似,但细胞数量较少,诞生后会以同样方式搜集细胞、创造后代。研究人员表示,“C”形Xenobot可以繁衍四代,当新个体细胞总数少于50个时,便会失去游动和繁殖的能力。

  Xenobot的名字来源于为其提供细胞的非洲爪蟾(Xenopus laevis),但同样会让人联想到经典科幻恐怖电影《异形》中的外星怪物异形(Xenomorph)。去年初美国研究人员首次公布其存在时,很多人就担心这种机械人会成为人造怪物。今次得知它们已学会自我繁殖,公众疑虑更深。有网民质疑:“它们会不会逃跑,并且制造出新的疫情?”

  面对舆论争议,邦加德回应说,这些机械人目前都被严格控制在实验室内部,且能够生物降解,销毁起来很容易。该项目获隶属美国国防部的国防高等研究计划署资助。

  有望实现精准释放药物

  Xenobot目前还没有实际用途,但研究人员表示这种将分子生物学与AI技术相结合的模式具有很大发展潜力,可以用于制造更先进的生物工具,例如能够从海洋中回收微塑胶颗粒的生物机械人等。

  此外,“活体机械人”在医疗领域应用前景广阔。一些蓝图将Xenobot设计为带有中空结构的个体,可以携带微小物体到人体内部的指定位置,有望实现精准释放药物,而不损伤健康组织。研究人员表示,未来或许能用血管细胞、感知细胞等组装出人造眼等立体生物结构,用于弥补先天缺陷、重建老化器官,甚至实现癌变组织正常化等。

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