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活體機器人誕生,「五竹叔」要來了嗎

新浪科技 2020-01-16 02:08

原標題:活體機器人誕生,「五竹叔」要來了嗎

  科普之家

  活體機器人最大的進步在於,它是由生命演化和計算機編程功能結合而成,而此前的人造生命則純粹是生物合成。

  不是科幻、不是電影、不是《慶余年》,全球首個用細胞做成的活體機器人,真的誕生了。

  日前,《美國科學院院報》發表來自美國佛蒙特大學和塔弗茨大學團隊的最新研究成果,他們設計出了一種可編程生物,被命名為Xenobot(異形機器人)。論文作者邦加德對這種人造生命做了定義:「它們既不是傳統的機器人,也不是已知的動物物種。這是一種活的、可編程的有機體。」

  活體機器人:計算機編程創造的生命

  這種不到1毫米的人造生命是由非洲爪蛙心臟細胞(收縮細胞)和表皮細胞(被動細胞)結合而成,具有多種生命特質,如可以在水性介質中移動、具有自我修復能力、可自行生物降解。最厲害的是,即便把生物機器人切成兩半,它不僅能把自己縫合起來,還能繼續活動。而且,它們不只是能直線行進,也能轉圈。

  研究人員在顯微鏡下先將胚胎細胞切開,細胞被切開的兩個部分,單獨進行培養。而後將兩種細胞拼湊在一起,採用的是細胞的自然傾斜度相互粘附方式。研究人員再觀察它們獨特的結構如何與行為對應。這些數據再發送給計算機科學家團隊,計算機團隊用數據根據進化演算法構建一個模型,按照計算機模擬出的設計,用鑷子和電極對細胞進行「雕琢」,重塑的細胞展現出其生物特性。

  創造這種生物機器人有什麼作用呢?研究人員的回答是,清理海洋中的微塑料污染,作為可生物降解的藥物輸送機器人等,而且,未來的作用也將是無限的。

  Xenobot首先不同於機械機器人,後者是由機械裝置或微型材料創造的,如納米機器人,其功能也可以清除血栓、定點給葯等,但終究是一種機械裝置,並不具有生物特性。

  Xenobot也不同於普通人造細胞,而是比此前人工合成的人造生命進步了很多。最大的進步在於,它是由生命演化和計算機編程功能結合而成,此前的人造生命則純粹是生物合成。它的出現證明了一個理論——生命具有多種形式。

  迄今,既有「如吾所識的生命」,包括人類已經認識的各種生命,動植物、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類創造的數字生命和人造生命等。異形機器人也是地球上從未出現過的,由人創造出來的另一種(微)生命。

  立法管理,要跟上技術進步的步伐

  本質上,這個異形機器人是生物的,但在設計過程中採用了計算機設計模型,模擬了生命演化的自然進程。而且,它的體積比過去創造的人造生命大了很多,接近1毫米,而人工酵母則只有2-10微米,因此Xenobot能完成的工作和功能也會遠遠高於酵母,如可以清理微生物污染和輸送藥物等。

  但是,它們是否會對人類社會造成威脅,如可能成為生物武器呢?這可能就是人們感到恐懼的原因。畢竟如果細胞可以通過計算機編程創造出來,那能量更大的活體機器人,甚至像小說《慶余年》那樣看似與常人無異的機器人,或許也正在路上。

  早在2010年美國的文特爾等人創造出辛西婭時,美國就進行過多個領域和部門的聽證會,要求文特爾等人全面解釋人造生命的正反兩方面的意義和應用。聽證會對合成新生命提出了13個方面的問題,其中包括,為什麼要合成人造細胞(生命);人造生命的潛在用途是什麼;合成生物的風險有哪些;有什麼準備好的保護、控制措施以防止人造生命偶然地向環境釋放等。

  針對人工合成新生命的安全問題,研究人員表示,合成生物學與很多基因組技術一樣,既能產生有益的生物工程微生物,也有可能創造對人類及環境有害的微生物,這類技術可能被擁有廣泛資源的邪惡者所利用。

  不過,大自然本身就是一名已經存在的「科學家」,也在時刻創造可對人類造成極大危害的微生物。對於人工新生命,或許不必大驚失色、避之不及。關鍵問題在於,通過立法管理,對這種技術的應用予以嚴格限制,以防止其失控。

  科學在探索人類邊界的道路上越走越遠,如今幾乎每一項科學發現都連著社會倫理的問題,意識到可能的危害,並及時設立相關規則,「人造生命」才能為我所用。

  □張田勘(專欄作者)