從萌芽植物到有性動物再到入侵病毒等，在數(shù)十億年的時間里，生物體已經(jīng)進化出多種復(fù)制方式?，F(xiàn)在，美國佛蒙特大學(xué)、塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)威斯生物啟發(fā)工程研究所(以下簡稱威斯研究所)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種全新的生物復(fù)制形式——在運動中產(chǎn)生后代，并將這一發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于創(chuàng)造有史以來第一個可自我復(fù)制的活體機器人。

這支團隊此前制造了第一批活體機器人(“Xenobot”，由青蛙細胞組裝而成，報告于2020年)?，F(xiàn)在，他們發(fā)現(xiàn)，這些計算機設(shè)計和手工組裝的生物體可以在培養(yǎng)皿中游動并找到單個細胞，它們將數(shù)百個細胞聚集在一起，并在它們的吃豆人形狀的“嘴”中組裝“嬰兒”活體機器人——幾天后，后者成為新的活體機器人，外形和動作與前者一樣。這些新的活體機器人可以重復(fù)上述過程，找到細胞，建立自己的副本。

2021年11月29日，相關(guān)研究成果發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》。

很長一段時間以來，人們認為已經(jīng)找到了生命復(fù)制的所有方法。“但這是以前從未被觀察到的。”論文合著者、塔夫茨大學(xué)和威斯研究所資深科學(xué)家Douglas Blackiston說，他組建了Xenobot的“父母”，并開發(fā)了新研究的生物學(xué)部分。

在非洲爪蟾蛙體內(nèi)，這些胚胎細胞會發(fā)育成皮膚。“但我們將它們置于一個全新的環(huán)境中?！毖芯康念I(lǐng)導(dǎo)者之一、塔夫茨大學(xué)艾倫探索中心主任Michael Levin說。

在早期的實驗中，科學(xué)家驚訝于活體機器人可以被設(shè)計用于完成簡單任務(wù)；現(xiàn)在，他們震驚于這些生物體——計算機設(shè)計的細胞集合，會自發(fā)復(fù)制。

Xenobot母體由大約3 000個細胞組成，形成一個球體?！皩嶋H上，讓系統(tǒng)繼續(xù)繁殖是非常困難的?！闭撐闹饕髡?、塔夫茨大學(xué)和威斯研究所研究員Sam Kriegman說，但隨著人工智能程序在“深綠”超級計算機集群中工作，一種進化算法能在模擬中測試數(shù)十億種體形。在這項新研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種方法，可以讓細胞在“運動學(xué)”復(fù)制中更加有效。

“我們讓超級計算機弄清楚如何調(diào)整Xenobot最初的形狀，經(jīng)過幾個月，人工智能給出了一些奇怪的設(shè)計，其中一個很像吃豆人。”Kriegman說。

“我們發(fā)現(xiàn)，在生物體或生命系統(tǒng)中有一個以前未知的巨大空間。”研究領(lǐng)導(dǎo)者之一、佛蒙特大學(xué)計算機科學(xué)家Joshua Bongard說，“我們發(fā)現(xiàn)了會走路的活體機器人、會游泳的活體機器人，在這項研究中，我們發(fā)現(xiàn)了可以進行運動學(xué)復(fù)制的活體機器人。此外，還會有什么？”

或許正如科學(xué)家在美國《國家科學(xué)院院刊》上寫的那樣，“生命在表面之下隱藏著令人驚訝的行為，等待被發(fā)現(xiàn)”。

有些人可能會為這個發(fā)現(xiàn)而振奮，有些人可能會對自我復(fù)制生物技術(shù)的概念感到擔(dān)憂甚至恐懼。對于該團隊來說，目標是更深入地理解這一行為。

研究團隊也看到了再生醫(yī)學(xué)研究的前景?！叭绻覀冎廊绾巫尲毎鹤鑫覀兿胱屗鼈冏龅氖拢瑢⒄Q生創(chuàng)傷損傷、出生缺陷、癌癥等問題的解決方案?！?Levin說。