《科學(xué)·機(jī)器人》日前發(fā)布的論文中介紹了一種別致的機(jī)器人：從胚胎干細(xì)胞中培養(yǎng)出來的Xenobot。在人類的控制下，它能夠游動(dòng)、清掃垃圾、報(bào)告路線、穿越空間……科幻大片《變形金剛》固化了人們對于機(jī)器人的印象，似乎只有“大家伙”“鋼鐵之軀”才能稱得上機(jī)器人。Xenobot卻完全不同，軟軟的生命體小球，同樣可以跑得很快，在人類發(fā)出指令后，自主完成指定任務(wù)。確切地說，Xenobot不是單個(gè)小球，而是由無數(shù)個(gè)小機(jī)器人組成的集群機(jī)器人?？苹米髌贰对贫藲C(jī)》中曾描述過集群機(jī)器人的設(shè)計(jì)理念和威力：通過像蟻群一樣的有機(jī)組織，集群機(jī)器人能完成令人意想不到的任務(wù)。集群機(jī)器人的思路或許很適合活細(xì)胞。論文作者、來自塔夫茨大學(xué)的邁克·雷凌（Michael Levin）教授團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：活細(xì)胞已經(jīng)有許多傳感器、效應(yīng)器和信號/計(jì)算電路，它們固有的生化、生物力學(xué)、生物電通信等特性可以被重新利用，以實(shí)現(xiàn)新的功能。如果說傳統(tǒng)機(jī)器人是硅基機(jī)器人，以生命體單元制造的機(jī)器人則可以稱為碳基機(jī)器人。小型化、集群化、利用生物本來特性的思路的碳基機(jī)器人無疑將迎來一個(gè)新的“爆發(fā)點(diǎn)”。干細(xì)胞還有“沒放飛”的能力在邁克·雷凌看來，細(xì)胞的能力并沒有被充分認(rèn)識和使用?！叭祟愅耆梢詣?chuàng)造出一臺(tái)完全生物化的機(jī)器，而不是依靠人工合成的部件來指定機(jī)器人實(shí)現(xiàn)某些功能?！边~克在論文中寫到，人們忽略了細(xì)胞的一個(gè)重要特性：細(xì)胞的自組織能力。此前，很多科學(xué)家在細(xì)胞上花心思，讓細(xì)胞這種生命單元成為機(jī)器人的元器件。例如，用骨骼肌或心肌組織創(chuàng)造出微型生物雜交魚，讓它能夠行走和游泳；借助趨光性，讓生物雜交的黃貂魚按照需要行動(dòng)……但這些設(shè)計(jì)方法都基于傳統(tǒng)機(jī)器人的思路，即借助一個(gè)具象的“器官”，通過合成元件賦予機(jī)器人移動(dòng)的能力。一些具有高硬度的微米薄板、抗斷裂的細(xì)絲等人工合成的非生命材料被加入其中進(jìn)行輔助或支撐。這就好比細(xì)胞本來是“意念超能力者”，能用意念互相傳遞信息，人們非要給它們個(gè)大喇叭，讓它們互相“喊話”再協(xié)作。事實(shí)上，細(xì)胞間有自己的組織體系是有物質(zhì)基礎(chǔ)的。例如坐落在細(xì)胞膜的大量“受體”，它們通過接收聲、光、電、力、化學(xué)信號等各種形態(tài)的信號，將外部的情況通知到細(xì)胞內(nèi)再做反應(yīng)?？梢?，人類的局限性限制了人類探索細(xì)胞的想象力。邁克團(tuán)隊(duì)決定將這種“超能力”展現(xiàn)出來，他們選擇了爪蟾的胚胎干細(xì)胞。顯微注射的方法讓這類細(xì)胞“放衛(wèi)星”，這主要得益于科學(xué)家對胚胎干細(xì)胞“信號圖”的研究比較透徹。比如一堆細(xì)胞如何自己就組織形成了一個(gè)肝的形狀。
發(fā)育生物學(xué)長期以來一直致力于揭示基因、調(diào)控中心在驅(qū)動(dòng)未分化前體細(xì)胞、組織時(shí)的級聯(lián)信號。歷史上，胚胎原生系統(tǒng)中已經(jīng)創(chuàng)建了形態(tài)學(xué)和分子命運(yùn)圖。在前人的研究基礎(chǔ)上，課題組在爪蟾胚胎未分化的外胚層區(qū)域獲取干細(xì)胞組織，在一系列培養(yǎng)環(huán)境下，4天后，3100個(gè)左右細(xì)胞形成的小球成形了，又過了3天，這些直徑0.5毫米左右的小球得以以每秒鐘0.1毫米的速度在溶液中游動(dòng)。這樣的小球之所以被定義為機(jī)器人，原因在于它能執(zhí)行指令，自主工作。為了讓機(jī)器人工作，研究者花費(fèi)了大量的精力。就像前面提到的，以往研究通過借助肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、甚至非生命構(gòu)造“搭建”碳基機(jī)器人，讓它們動(dòng)起來。而這項(xiàng)研究表明并不需要神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞，就能造出一個(gè)會(huì)工作的機(jī)器人。研究者們用一種神經(jīng)元的標(biāo)記試驗(yàn)來尋找可能存在于Xenobot中的神經(jīng)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)它們的運(yùn)作里沒有神經(jīng)細(xì)胞的信號。
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來源：科技日報(bào)
發(fā)育生物學(xué)長期以來一直致力于揭示基因、調(diào)控中心在驅(qū)動(dòng)未分化前體細(xì)胞、組織時(shí)的級聯(lián)信號。歷史上，胚胎原生系統(tǒng)中已經(jīng)創(chuàng)建了形態(tài)學(xué)和分子命運(yùn)圖。在前人的研究基礎(chǔ)上，課題組在爪蟾胚胎未分化的外胚層區(qū)域獲取干細(xì)胞組織，在一系列培養(yǎng)環(huán)境下，4天后，3100個(gè)左右細(xì)胞形成的小球成形了，又過了3天，這些直徑0.5毫米左右的小球得以以每秒鐘0.1毫米的速度在溶液中游動(dòng)。這樣的小球之所以被定義為機(jī)器人，原因在于它能執(zhí)行指令，自主工作。為了讓機(jī)器人工作，研究者花費(fèi)了大量的精力。就像前面提到的，以往研究通過借助肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、甚至非生命構(gòu)造“搭建”碳基機(jī)器人，讓它們動(dòng)起來。而這項(xiàng)研究表明并不需要神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞，就能造出一個(gè)會(huì)工作的機(jī)器人。研究者們用一種神經(jīng)元的標(biāo)記試驗(yàn)來尋找可能存在于Xenobot中的神經(jīng)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)它們的運(yùn)作里沒有神經(jīng)細(xì)胞的信號。
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