美國研究人員13日在《美國國家科學院院刊》發(fā)表論文稱,他們利用活蛙細胞設計并組裝了一種活體機器人,其可以自行移動,環(huán)繞目標并在被切割后自行愈合。研究人員稱,這種機器人具有獨特優(yōu)勢,有朝一日或可用于遞送藥物、清理有毒廢物等任務。
該活體機器人由佛蒙特大學研究人員利用該校的“深綠”超級計算機設計,然后由塔夫茨大學的生物學家完成組裝和測試。研究團隊使用一種進化算法,根據設定的任務(如朝著一個方向移動),基于青蛙皮膚和心肌細胞生物物理基本規(guī)則,為新的生命形式創(chuàng)建了數千個候選設計方案,并從中選取出最有前途的方案進行測試。他們收集了非洲爪蛙的胚胎干細胞,將其分離成單個細胞進行培養(yǎng),形成皮膚細胞和心臟細胞,然后使用微型鑷子和電極,將這些細胞切割并按設計方案進行連接。這些細胞會組裝成自然界中從未見過的形態(tài)并協(xié)同工作,依靠心肌細胞的收縮而有序地向前運動。
測試表明,這些特殊生物體——因源自非洲爪蛙細胞而被叫做Xenobots——可以在水環(huán)境中連續(xù)運動數天甚至數周。根據不同設計,它們不僅能直線運動,還會繞圈運動,并能負重前行。在被切割后,它們可以自行愈合;而在死亡后,則可生物降解。
Xenobots從基因上看是青蛙,但從生命形式上看則是一種與常規(guī)解剖結構完全不同的生命體。佛蒙特大學計算機科學家和機器人專家約書亞·邦加德指出,Xenobots是新穎的活體機器,它既不是傳統(tǒng)的機器人,也不是已知的動物物種,而是一類新的人工制品——一種活的可編程生物。
可重構、可自愈、可生物降解,這些傳統(tǒng)機器無可比擬的優(yōu)勢讓新型活體機器人具有很大的應用潛力。研究人員表示,未來它們或可用于執(zhí)行遞送藥物、尋找放射性污染源、收集海洋塑料微粒等任務。
總編輯圈點
許多人都看過電影《機械戰(zhàn)警》——人的身體和鋼鐵機械結合成了無敵的存在。現在,科幻題材成了真,利用青蛙的細胞,科學家設計出了半生物半機器的全新綜合體。當年,伏打利用青蛙腿研究了電流?,F在,青蛙又作出了大貢獻。真是功勛生物!