如果用青蛙細胞製成的活體機器人的想法對你來說還不夠奇怪，那麼用青蛙細胞製成的活體機器人具有繁殖能力的想法如何？這些首創的Xenobots不僅是現代生物工程的一個奇迹，可以為再生醫學帶來令人興奮的可能性，而且還代表了一種科學上從未觀察到的生物繁殖類型。
據悉，這些新型機器人建立在去年的研究基礎上，佛蒙特大學(UVM)、塔夫茨大學和哈佛大學的科學家們用從Xenopus laevis青蛙身上採集的細胞開發了活體機器人。這些機器人由超級計算機設計並由手工組裝，依靠儲存的胚胎能量在培養皿中遊動，根據其設計執行不同的任務–包括在其環境中推送材料甚至用鬆散的細胞形成複製品。
這項研究的論文第一作者Sam Kriegman說道：“這些可以製造孩子，但之後該系統通常會消亡。實際上，要讓這個系統繼續繁殖是非常困難的。”
為了讓他們的Xenobots具備這樣的能力，科學家們再次求助於一個基於超級計算機的進化算法以測試出數十億種不同的潛在身體形狀。這些包括三角形、正方形、金字塔和星魚，其目標是找到一種設計，從而使Xenobot能夠進行研究人員稱之為基於運動的“運動學複製”。
這種現象已經在分子水平上被觀察到，分子會通過向其他構件移動並與之結合形成自身的副本來進行複製。雖然這在整個細胞或生物體中從未見過，但通過超級計算機吐出的設計則能產生一個能夠做到這一點的Xenobot。
Kriegman介紹道：“我們要求弗吉尼亞大學的超級計算機找出如何調整初始父母的形狀，人工智能則經過幾個月的努力想出了一些奇怪的設計，包括一個類似於吃豆人的設計。這是非常不直觀的。它看起來非常簡單，但它不是一個人類工程師會想出來的東西。為什麼是一張小嘴？為什麼不是五個？我們把結果發給了Doug（合著者Douglas Blackiston），他建造了這些吃豆人形狀的Xenobots父母。然後這些父母造出了孩子，孩子造出了孫子，孫子造出了曾孫，曾孫造出了曾孫。”
這些吃豆人形狀的Xenobots在盤子里游來游去、收集數百個單細胞並在它們的嘴裡組裝成嬰兒，這些嬰兒在幾天內發展成Xenobots，其外觀和動作跟它們的父機器人一樣。然後這些新的Xenobots可以做同樣的事情，一次又一次地建立自己的副本。
“這很有意義，”論文研究作者Michael Levin說道，“這些細胞擁有青蛙的基因組，但擺脫了成為蝌蚪的束縛，它們利用它們的集體智慧、一種可塑性來做出一些令人震驚的事情。”
科學家們指出，目前還沒有任何動物或植物能以這種方式進行繁殖，另外他們還認為新一代的Xenobots是研究自我複製系統的理想載體。雖然自我複製機器人的想法可能會引起一些人的擔憂，但該團隊指出，其實驗是在受控的環境中進行的且可以很容易地將其熄滅。
希望這些類型的複製機器人能幫助人類更迅速地解決複雜問題。這可能意味着可以開發機器來清理水道中的微塑料、開發出新型病毒的疫苗或治療各種疾病的藥物。
“如果我們最終知道如何告訴細胞集合做我們想讓它們做的事情，這就是再生醫學–這就是創傷、出生缺陷、癌症和衰老的解決方案。所有這些不同的問題都在這裡，因為我們不知道如何預測和控制哪些細胞群將會建立。Xenobots是一個新的平台，可以教我們，”Levin說道。