全球首个用青蛙细胞制造“活体机器人”诞生，遭破坏时可自愈！

全球首个用细胞做成的活体机器人，已经诞生了。

不是设想，不是科幻，是实实在在登上顶级期刊的科学研究。

视频 | 生物细胞机器人可以自愈。（来源：佛蒙特大学）

这项研究来自美国佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学科学家的合作，论文标题为《用于设计可重构生物体的可扩展性管线研究》，发表在 2020 年 1 月 14 日（北京时间）的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。通讯作者系佛蒙特大学计算机科学系教授乔什 · 邦加德（Josh Bongard）。

论文通讯作者约书亚·邦加（Joshua Bongard）说：

它们既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种。这是一种活的、可编程的有机体。

合著者迈克尔·莱文（Michael Levin）也表示：

这是全新的生命形式。它们从未在地球上出现过。

这些机器人，被命名为Xenobots。

研究者认为，其在水性介质中行动的特性，展示了未来无限的可能性：清理海洋中的微塑料污染，作为可生物降解的药物输送机器人等等。

但当它被展示在大众面前时，立即引起了许多人的恐慌。

是的，有科幻电影《异形》、《异星觉醒》内味了。网友纷纷表示：吓死我了。

外媒《连线》则用四个字来形容：毛骨悚然。

Xenobots：首个活体机器人

这个名叫Xenobot的“异形机器人”，长度不到1毫米，是非洲爪蛙心脏细胞（收缩细胞）和表皮细胞（被动细胞）的结合。

结合的依据，是佛蒙特大学的超级计算机集群Deep Green设计出来的模型。

研究人员在这个具有20000台笔记本电脑计算能力的集群上演算了一种进化算法。

在反复试验当中，用类似自然选择的方式，将性能较差的模型设计剔除。

研究人员先将胚胎细胞切开。

细胞被切开的两个部分，单独进行培养。

而后将二者慢慢进行重建。

最后，按照超级计算机模拟出来的设计，用镊子和电极对这个重塑的细胞进行“雕琢”。

所重塑的细胞形状各异，有的是楔形，有的是拱形。

在下图中，顶部的绿色部分是被动细胞，而底部红、绿交替的部分便是主动细胞。

△绿色为表皮细胞，红色为心脏细胞

通过心脏细胞产生的收缩，Xenobot能在水性介质中移动。

 

△已调整为8倍速

不单单能直线行进，也能转圈圈。

不同于金属、塑料打造的机器人，Xenobot是完全可生物降解的。

并且，它还具有自我修复能力。

论文通讯作者Joshua Bongard介绍：

我们把机器人切成了两半，结果它不仅能把自己缝合起来，其后还能继续活动。

 

有趣的是，如果你将这个机器人翻转过来，它就像乌龟翻了个个儿背朝下，会失去移动能力。

这个研究还有望揭开细胞之间通讯的奥秘。

生物体形态和功能的关系一直是重大科学问题，其中细胞通讯很是关键。要知道，细胞通讯不限于神经元之间，而是存在于其它细胞之间。这些通讯是通过生物电、生物化学和生物力学来实现的。

这个研究对于了解生命程序很有帮助。《卫报》报道说，研究参与者、塔夫茨大学再生与发育生物学中心主任迈克尔 · 列文（Michael Levin）教授认为，如果人类对控制生命的生长和形态有足够了解的话，那么出生缺陷、癌症和衰老等难题就有望解决。列文实验室主要通过实验和建模来研究细胞通讯和组织形态的关系，以及细胞通讯在胚胎发育过程中的分子机制。

通讯作者介绍

乔什 · 邦加德（Josh Bongard），佛蒙特大学计算机科学系教授，研究重点是进化机器人技术，进化计算和物理模拟。他负责形态学、进化与认知实验室，其工作重点是形态学和进化在认知中的作用。他希望纳入生物进化的机制，制造出复杂的自动进化的能解决复杂问题的机器人。

他于 2007 年分别获得 “微软学者” 奖学金和《麻省理工科技评论》35 岁以下的 35 位年轻创新者之一，2010 年获得奥巴马颁发的总统科学家和工程师早期职业奖（PECASE）。

他于 1997 年获得加拿大麦克马斯特大学计算机科学学士学位，于 1999 年获得英国萨塞克斯大学进化与自适应系统硕士，2003 年获得瑞士苏黎世大学信息学系博士学位。

论文地址：
https://www.pnas.org/content/early/2020/01/07/1910837117

Github项目：
https://github.com/skriegman/reconfigurable_organisms