未来或可抢救患者生命：美科学家用青蛙细胞制成微型机器人

1月4日报导据英国广播公司（BBC）网站报导，美国研究人员用青蛙细胞发明了能够自我仿制的活体机器人。美国哈佛大学和塔夫茨大学机器人专家、博士后研究员山姆·克里格曼近来接受了该媒体记者采访并介绍了更多相关信息。现将文章摘编如下： 规划这样一个机器人的起点是什么？ 这个项目起初是发育生物学家与机器人专家之间的协作。咱们的方针是经过制作有相似才能的机器人来了解动物是怎么成长和再生的。咱们用硅胶制作了第一批机器人，它们能够改动形状和体量，以模仿成长进程。咱们从中探求和发现最有意思的科学问题，好奇心促进咱们提出了用生物细胞制作机器人的主意。具体而言，咱们运用的是取自非洲爪蛙（Xenopus laevis）的细胞，因而咱们的机器人得名xenobot。 所以，你们首要用计算机模型规划出了xenobot的外形？ 没错。咱们构建了一个模型，企图猜测细胞在排列成不同结构时的体现。假如你看一下模型内部，就会看到一个虚拟的培养皿，里边装有若干虚拟的xenobot，每个xenobot都有自己的规划和共同的行为。咱们在模型内部运行了一个试错进化进程，以便找到适宜的xenobot规划。 计算机通常会提出人类没发现的简略有用的解决方案。人类的认知限制和成见彻底有或许阻挠咱们手艺规划出真实有用的xenobot。可是，因为有计算机软件在为咱们规划xenobot，咱们有无限的或许性。 为什么挑选用青蛙心脏细胞制作xenobot？ 咱们之所以挑选青蛙心脏细胞，是因为咱们实验室有青蛙细胞。这些青蛙一次产下数千个卵。第2天，这些蛙卵只需一天大，咱们从中取了一些来制作xenobot。其时，蛙卵内部没什么东西，仅仅软乎乎的一团——干细胞没有构成，没有任何神经元或感觉器官存在。因而咱们觉得这在伦理上是负责任的获取制作资料的方法。咱们引导这些细胞发育成2种安排——心脏肌肉和皮肤，因为这足以制作出十分简略的xenobot。 例如，咱们制作的第一批xenobot能够使用心脏细胞行走，心脏细胞会像活塞相同缩短和胀大，并沿着培养皿底部推进xenobot。咱们最新的一批xenobot彻底是由皮肤安排构成的。青蛙皮肤安排上有一片片被称为纤毛的纤细毛发。这些毛发像灵敏的桨相同来回摇摆，推进xenobot向前，并让它游动起来。青蛙细胞的一个杰出特性是它们预先装载了能量（相似鸡蛋中的蛋黄），能够让它们坚持生计数周，无需弥补能量或喂养。 那么，你们是怎么用细胞制作出xenobot的？ 任何人只需有一只安稳的手，就能够依照咱们在宣布的研究报告中具体阐明的进程来制作xenobot。你真实需求的只需显微镜、尖头钳子、青蛙卵、盐水和一个培养皿。首要，咱们从一天大的青蛙卵中获取特定细胞。假如咱们让足够多的细胞互相触摸，它们就会粘在一同，紧缩成一个球体。 然后，咱们能够用减法来雕刻出计算机规划的身体形状。具体方法是，用尖头钳子和微刻蚀仪细微炙烤安排，使其坚持抱负的形状。由此产生的xenobot直径不到1毫米，比一粒沙还小，但作为一颗微粒是肉眼可见的。 每个孩子都梦想着用乐高积木做出某个东西，它能够奇特地变成一个会走路、会说话的生物。因而许多书本和电影都探讨了这种主意。比方电影《冰雪奇缘》中的雪宝、《姜饼人》《木偶奇遇记》等。咱们的这种沉迷能够追溯到有关给无生命的物体赋予生命的古代文学。每个xenobot一开端都相当于数字计算机比特——电子游戏中的一个虚拟生物。假如它在电子游戏中体现出风趣的行为，咱们真的会赋予这些计算机比特生命。是不是很帅？ 所以你发现这些xenobot能够制作一代接一代的仿制品？ 我以为这恰当地描绘了正在产生的状况。咱们或许会说它们在繁衍，但自然界的繁衍意味着从一颗种子、一枚卵子或母体的一个碎片开端成长。咱们发现，假如咱们把离散的干细胞撒进xenobot的培养皿，xenobot就会把这些干细胞堆叠成一个个细胞团。包括至少50个细胞的细胞团会发育成xenobot的孩子。 当咱们把xenobot的孩子放进新的培养皿时，它们的行为就像它们的母体相同——四处游动，把离散的干细胞堆叠成一个个细胞团，细胞团再发育成xenobot的孙辈。xenobot的孙辈再制作出xenobot的重孙辈，如此循环往复，生生不息。我知道，这个进程或许听起来像是派对上的花招，但我以为这是一项重要的科学发现——这是生物学中一种过去不为人知的自我仿制方法，它提出了各种新问题。 你是怎么让它们以这种方法仿制的？ 你还不能把USB线插进xenobot。但咱们能够经过规划它们的母体的形状，在某种程度上对它们进行编程。正如你或许意料的那样，有些体型比其他体型更适合堆叠。因为xenobot的仿制才能与它们将细胞堆叠成较大细胞团的才能相关，所以能够更好地堆叠细胞的xenobot，就能成为较好的仿制者。咱们所知道的最佳仿制者十分简略——它看起来就像上世纪80年代电子游戏中的“吃豆人”——圆圆的造型，旁边面缺的一角是它的嘴巴。 你是否在考虑未来的使用？ 鉴于咱们对xenobot的了解——它们自带能量、可生物降解、体型很小、能够在水中日子，咱们能够幻想，未来xenobot或许投入水下使用，或许能够用于铲除湖泊中的微塑料或其他粒子。它们还或许使用于医学方面。你现在绝对不想在体内注入青蛙细胞。但原则上，咱们能够用人类细胞而不是青蛙细胞来制作xenobot。 假如咱们这样做，那么或许未来某一天，咱们也能够吞下xenobot，把它当作智能送药东西。当然，制作有用的微型机器人医疗设备并非易事。假如这种机器人看起来像是外来入侵者，那么它们将引发人体企图消除它们的免疫反响。器官移植能够抢救患者生命，但患者的身体或许产生排异反响——这是医学上的一个大问题。咱们能够想象一种解决方案，那就是用人类患者本身细胞发明出定制机器人。（编译/马丹）