科学家创造出能够自我复制的“活体”机器人
要想存在下去，生命就必须延续和繁殖。数十亿年来，生物演化出了许多繁殖方式，从出芽繁殖的植物到有性繁殖的动物和病毒，不一而足。
现在，来自佛蒙特大学、塔夫茨大学以及哈佛大学Wyss生物工程研究所的科学家发现了一种全新的生物繁殖形式，并利用这一发现，首次制造出能够自我复制的活体机器人。
同一团队此前曾制造出首批活体机器人（由青蛙细胞构成的“异形机器人”，于2020年为人所知）。他们发现，这些通过计算机设计、人工组装的生物体能够在微小的“培养皿”中游动，找到单个细胞，将数百个细胞聚集在一起，并在其呈吃豆人形状的“嘴”内组装出“小型”异形机器人。
几天之后，这些小机器人就会成为新的异形机器人，其外观和运动方式与它们的“父母”完全相同。随后，这些新的异形机器人便能继续寻找细胞并制造自己的副本。一代又一代，循环不息。
佛蒙特大学的计算机科学家、机器人专家约书亚·邦加德博士是此次新研究的负责人之一，他表示：“只要设计得当，它们就会自发地进行自我复制。”
在非洲爪蟾（Xenopus laevis）体内，这些胚胎细胞会发育成皮肤。“它们会附着在蝌蚪的体外，阻止病原微生物侵入，并重新分配黏液，”塔夫茨大学生物学教授、艾伦发现中心主任、此次新研究的联合负责人迈克尔·莱文博士说道。
“但我们把它们置于一个全新的环境中，让它们重新思考自身的多细胞性，”这位教授指出。“人们长期以来认为，自己已经发现了所有生命繁殖的方式。但这种方式此前从未被观察到，”塔夫茨大学和Wyss研究所的高级研究员道格拉斯·布莱克斯顿博士说道，他培育了异形机器人的“父母”，并负责设计这项新研究的生物学部分。
“这一发现意义深远。这些细胞携带的是青蛙的基因组，但在不发育成蝌蚪的情况下，它们借助集体智慧和可塑性，做出了令人惊叹的事情。青蛙的基因组完全未变，但这并不能说明这些细胞能够协同完成这项新任务：收集分散的细胞，并将其压缩成可以运作的自我副本”
在早期实验中，科学家们惊讶地发现，异形机器人可以被设计来完成简单任务。如今，他们更为震惊：这些由计算机设计出的细胞集合，竟会自发地进行复制。
这项新研究的哲学博士、第一作者萨姆·克里格曼表示：“这是青蛙细胞，但它们复制的方式与青蛙的繁殖方式截然不同。据科学所知，没有任何动物或植物以这种方式繁殖。”
由约3000个细胞构成的“异形机器人”母体会形成一个球体。克里格曼介绍说：“它们可以繁衍出后代，但之后系统通常会消亡。要让这个系统持续进行复制，实际上非常困难。”
但借助运行在佛蒙特大学高级计算核心“深绿”超级计算机集群上的人工智能程序，一种进化算法在模拟中测试了数十亿种身体形态，包括三角形、正方形、金字塔和海星，从中找出那些能让细胞更有效地进行基于运动的“运动学”复制的形态。
“我们请佛蒙特大学的超级计算机研究如何调整最初母体的形状。经过几个月的运算，人工智能提出了一些奇特的结构，其中之一看起来像吃豆人。它的设计看似简单，但人类工程师恐怕想不到。为什么只有一个微小的嘴？为什么不是五个？我们将结果发送给道格拉斯，他培育出了这些吃豆人形状的异形机器人母体。随后，这些母体生出了子代，子代又生出孙代，孙代生出曾孙，曾孙生出玄孙”
运动学复制在分子层面早已为人所知，但此前从未在整个细胞或生物体的层面上被观察到。邦加德表示：“我们发现，在生物体或生命系统内部存在一个此前未知的空间，而且这是一个巨大的空间。那么，我们该如何探索这个空间？我们发现了能够行走的异形机器人，发现了能够游动的异形机器人。而在这项研究中，我们又发现了能够进行运动学复制的异形机器人。还有什么呢？”
“我们正在努力理解复制这一特性。世界和技术正在飞速变化。对整个社会而言，研究并理解它的运作方式至关重要。这些毫米级的活体机器人完全在实验室中培育，易于关停，并经过联邦、州和机构伦理专家的审查，它们并不会让我夜不能寐。真正的风险来自下一场大流行、污染加速对生态系统的破坏，以及气候变化带来的威胁不断加剧。这是研究自我复制系统的理想体系。我们有道义上的责任去理解可以控制、引导、抑制或放大它的条件”
研究人员表示，有必要开发与世界所面临挑战同步发展的技术解决方案。团队认为，这项研究在再生医学领域展现出了令人期待的前景。
“如果我们知道如何让细胞集合按照我们的意愿行事，最终就能实现再生医学，解决创伤性损伤、先天缺陷、癌症和衰老等问题。这些问题之所以存在，正是因为我们不知道如何预测和控制细胞群将如何构建。异形机器人是一个全新的学习平台”
