科学家们设计出了他们所说的第一个用活细胞制造的自我复制“机器人”。
起初，这些外形怪异的“xenobots”可能因表面上与吃豆人相似而引人注目，但与电子游戏角色的相似性可能是它们最不奇怪的地方。
这些不寻常的机器人生物是去年同一研究人员公布的成果的副产品，当时他们展示了世界上第一个完全由活细胞构建的机器人——在本例中，是从胚胎青蛙中提取的干细胞。
佛蒙特大学的计算机科学家和机器人学家Joshua Bongard当时解释说：“这些都是新型的生命机器。”
“它们既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种。它是一种新的人工制品：一种活的、可编程的有机体。”
现在，邦加德和他的合作者已经迈出了下一步，让Xenobot能够自我复制并产生自己的新版本。
在这种情况下，自我复制不是通过我们通常在生物生命形式中看到的那种复制技术来实现的。
相反，研究人员发现，如果他们在皮氏培养皿中把足够多的异种机器人彼此靠近，它们的集体运动就会开始堆积其他漂浮在溶液中的松散青蛙细胞。
一旦有足够多的这些细胞堆积在一起，大约50个细胞聚集在一起，就成了异种生物的后代，能够自己游泳，这样就可以堆积自己的后代。
这种被称为自发运动自我复制的现象以前在其他种类的分子机器和模型中见过，但在像氙机器人这样的活多细胞系统中从未见过。
研究人员在一篇描述可重构生物体的新论文中解释说：“我们发现，合成的多细胞组装体也可以通过移动和压缩环境中的分离细胞，使其成为功能性的自我复制体，从而进行运动复制。”。
“这种以前在任何生物体中都看不到的永存形式，是在几天内自发产生的，而不是在几千年内进化的。”
上图：模拟（左）预测了实际的体外自我复制系统（右）。
为了制造能够自我复制的机器人，研究人员从非洲爪蟾胚胎皮肤中提取出多能干细胞，并将其置于盐水中孵化，在此期间，许多细胞会粘附到一个球状有机体中，在其外层生长纤毛，使其能够四处移动。
当十几个第一代生物体连同分离的干细胞一起被放入第二个培养皿时，生物体的运动将干细胞聚集成一堆，形成新一代生物体，然后继续重复同样的行为，将细胞堆积成一堆。
然而，同一分离的干细胞单独留在溶液中并没有自我组装，这表明它们需要先祖异种机器人的初始运动来触发它们形成聚集的生物体。
研究人员在论文中解释说，这种在动植物中从未出现过的运动自我复制行为，可以在没有基因改造的情况下产生，这表明了生物实体如何根据环境进行根本性的适应和改变。
研究小组还发现，他们可以利用人工智能来模拟可能增强自我复制行为的条件，从而放大这种现象。
研究人员解释说：“模拟表明，一些体型放大了堆积物的大小和复制轮，而另一些体型则抑制或停止了自我复制。”。“一些但并非所有几何体都比球体好。”
最终，半环面形状（基本上是3D中的吃豆人）是将松散的青蛙细胞堆积到新生物体中的最佳候选者，而对环境的修改——引入限制异种机器人移动的墙壁——也起到了作用。
虽然我们仍处于对这些机器人生物进行干预的开始阶段，但研究人员表示，如果我们能够不断了解它们的功能，并决定给它们提供正确的工作，这些不寻常的生物终有一天会完成有用的工作。
“这表明，未来的技术可能在没有外界指导的情况下，随着它们的传播变得更加有用，”研究小组解释道，“而生命在表面之下隐藏着令人惊讶的行为，等待被发现。”
研究结果在PNAS中报告。
请登录之后再进行评论