2020-01-15 16:23:03新京报 编辑:孟然
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活体机器人诞生,“五竹叔”要来了吗?

2020-01-15 16:23:03新京报

活体机器人最大的进步在于,它是由生命演化和计算机编程功能结合而成,而此前的人造生命则纯粹是生物合成。

▲资料图


不是科幻、不是电影、不是《庆余年》,全球首个用细胞做成的活体机器人,真的诞生了。


日前,《美国科学院院报》发表来自美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队的最新研究成果,他们设计出了一种可编程生物,被命名为Xenobot(异形机器人)。论文作者邦加德对这种人造生命做了定义:“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。”


活体机器人:计算机编程创造的生命


这种不到1毫米的人造生命是由非洲爪蛙心脏细胞(收缩细胞)和表皮细胞(被动细胞)结合而成,具有多种生命特质,如可以在水性介质中移动、具有自我修复能力、可自行生物降解。最厉害的是,即便把生物机器人切成两半,它不仅能把自己缝合起来,还能继续活动。而且,它们不只是能直线行进,也能转圈。


研究人员在显微镜下先将胚胎细胞切开,细胞被切开的两个部分,单独进行培养。而后将两种细胞拼凑在一起,采用的是细胞的自然倾斜度相互粘附方式。研究人员再观察它们独特的结构如何与行为对应。这些数据再发送给计算机科学家团队,计算机团队用数据根据进化算法构建一个模型,按照计算机模拟出的设计,用镊子和电极对细胞进行“雕琢”,重塑的细胞展现出其生物特性。


创造这种生物机器人有什么作用呢?研究人员的回答是,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,而且,未来的作用也将是无限的。


Xenobot首先不同于机械机器人,后者是由机械装置或微型材料创造的,如纳米机器人,其功能也可以清除血栓、定点给药等,但终究是一种机械装置,并不具有生物特性。


Xenobot也不同于普通人造细胞。2010年,美国克雷格·文特尔私立研究所的一个20多人的科研团队,研发出了地球上首例人造细胞,取名为辛西娅;2018年,英国《自然》同时在线发表了美国和中国研究人员的2篇论文,都是将酵母染色体融合的成果,中国的研究人员创造了一种新的人工合成酵母。


这次产生的Xenobot比此前人工合成的人造生命进步了很多。最大的进步在于,它是由生命演化和计算机编程功能结合而成,此前的人造生命则纯粹是生物合成。它的出现证明了一个理论——生命具有多种形式。


迄今,既有“如吾所识的生命”,包括人类已经认识的各种生命,动植物、微生物等;也包括“如其所能的生命”,比如可能存在的外星生命和人类创造的数字生命和人造生命等。异形机器人也是地球上从未出现过的,由人创造出来的另一种(微)生命。


立法管理,要跟上技术进步的步伐


本质上,这个异形机器人是生物的,但在设计过程中采用了计算机设计模型,模拟了生命演化的自然进程。而且,它的体积比过去创造的人造生命大了很多,接近1毫米,而人工酵母则只有2-10微米,因此xenobot能完成的工作和功能也会远远高于酵母,如可以清理微生物污染和输送药物等。


但是,它们是否会对人类社会造成威胁,如可能成为生物武器呢?这可能就是人们感到恐惧的原因。毕竟如果细胞可以通过计算机编程创造出来,那能量更大的活体机器人,甚至像小说《庆余年》那样看似与常人无异的机器人,或许也正在路上。


▲五竹叔 《庆余年》剧照


早在2010年美国的文特尔等人创造出辛西娅时,美国就进行过多个领域和部门的听证会,要求文特尔等人全面解释人造生命的正反两方面的意义和应用。听证会对合成新生命提出了13个方面的问题,其中包括,为什么要合成人造细胞(生命);人造生命的潜在用途是什么;合成生物的风险有哪些;有什么准备好的保护、控制措施以防止人工生命偶然地向环境释放等。


针对人工合成新生命的安全问题,研究人员表示,合成生物学与很多基因组技术一样,既能产生有益的生物工程微生物,也有可能创造对人类及环境有害的微生物,这类技术可能被拥有广泛资源的邪恶者所利用。


不过,大自然本身就是一名已经存在的“科学家”,也在时刻创造可对人类造成极大危害的微生物。对于人工新生命,或许不必大惊失色、避之不及。关键问题在于,通过立法管理,对这种技术的应用予以严格限制,以防止其失控。


科学在探索人类边界的道路上越走越远,如今几乎每一项科学发现都连着社会伦理的问题,意识到可能的危害,并及时设立相关规则,“人造生命”才能为我所用。


□张田勘(专栏作者)


编辑 孟然  校对 刘军

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