當(dāng)?shù)貢r間2020年1月13日,美國佛蒙特大學(xué)計算機(jī)科學(xué)家和塔夫茨大學(xué)生物學(xué)家共同創(chuàng)造出100%使用青蛙DNA的可編程的活體機(jī)器人xenobots,這項(xiàng)最新的研究結(jié)果已在美國國家科學(xué)院院刊上發(fā)表。
這些機(jī)器的名字來源于非洲爪蛙(Xenopus laevis),這也是為其提供干細(xì)胞的青蛙種類,機(jī)器人的寬度不到一毫米(0.04英寸),能按照計算機(jī)程序設(shè)計的路線移動,還能負(fù)載一定的重量,可以在人體內(nèi)部移動。他們可以步行、游泳,沒有食物也可以生存數(shù)周,并且可以一同合作工作。
佛蒙特大學(xué)說,這些是“完全新的生命形式”。
干細(xì)胞是非專業(yè)細(xì)胞,具有發(fā)展為不同細(xì)胞類型的能力。研究人員從青蛙胚胎中刮取了活的干細(xì)胞,并使其孵化。然后,根據(jù)佛蒙特大學(xué)的新聞稿,這些細(xì)胞被切割并重塑成由超級計算機(jī)設(shè)計的特定“身體形態(tài)”,即“自然界從未見過的形態(tài)”。
然后這些細(xì)胞開始孵化,皮膚細(xì)胞形成機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu),而心肌細(xì)胞進(jìn)行搏動使機(jī)器人能夠自行移動。Xenobot甚至具有自我修復(fù)功能,當(dāng)科學(xué)家把它們進(jìn)行切割時,機(jī)器人會自行愈合并繼續(xù)移動。
佛蒙特大學(xué)的首席研究員之一約書亞·邦加德(Joshua Bongard)在新聞稿中說:“這些都是新穎的活體機(jī)器?!薄八鼈兗炔皇莻鹘y(tǒng)的機(jī)器人,也不是已知的動物物種。它是一類新的人工制品:一種活的可編程生物?!?/p>
Xenobot機(jī)器人看起來不像傳統(tǒng)的機(jī)器人,它們沒有閃亮的齒輪或機(jī)械臂。取而代之的是,它們看起來更像是一團(tuán)移動的肉團(tuán)。研究人員說,這是有意的,這種“生物機(jī)器”可以實(shí)現(xiàn)鋼鐵和塑料機(jī)器人通常無法做到的事情。
研究人員在發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》上的研究中說,傳統(tǒng)的機(jī)器人“隨著時間的流逝會退化,并可能產(chǎn)生有害的生態(tài)和健康副作用。”而生物機(jī)器人對人類健康更環(huán)保,更安全。
這些生物機(jī)器人預(yù)先裝載了自己的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)沉積物食物來源,使它們能夠生存一周以上的時間,但它們無法繁殖或進(jìn)化。但是,在營養(yǎng)豐富的環(huán)境中,它們的壽命可以長達(dá)幾周。
這項(xiàng)研究表明,這種活體機(jī)器人有可能被用于許多任務(wù),該研究部分由美國國防高級研究計劃局提供資金,該局是監(jiān)督軍事技術(shù)發(fā)展的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)。Xenobots可用于清除放射性廢物,在海洋中收集微塑料,在人體內(nèi)部運(yùn)輸藥物,甚至進(jìn)入我們的動脈以清除斑塊。活體機(jī)器人可以在水性環(huán)境中存活幾天甚至幾周,而無需額外的營養(yǎng),這使它們適合體內(nèi)藥物輸送。
除了這些直接的實(shí)際任務(wù),活體機(jī)器人還可以幫助研究人員更多地了解細(xì)胞生物學(xué),從而為人類健康和長壽的未來發(fā)展打開大門。
研究人員說:“如果我們可以按需制作3D生物形式,我們可以修復(fù)先天缺陷,將腫瘤重編程為正常組織,在外傷或退行性疾病后再生并戰(zhàn)勝衰老?!边@項(xiàng)研究可能“對再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)生巨大影響(構(gòu)建身體部位并誘導(dǎo)再生)?!?/p>
這些機(jī)器人的長度不到一毫米,是透過超級計算機(jī)運(yùn)行的“演化式算法”所設(shè)計。萊文表示,它們體積很小,但最終計劃是將它們按比例縮放。
但佛蒙特大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)博士生克瑞曼坦言,這項(xiàng)工作引發(fā)道德問題,特別是考慮到未來的“活機(jī)器人”可能具有神經(jīng)系統(tǒng),并具有認(rèn)知能力,進(jìn)而變得更加活躍,但不太擔(dān)心會對人類構(gòu)成威脅。
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