論文主要作者之一JoshuaBongard教授
由于這種會自己動的細胞團塊既不是機械裝置,也顯然不是動物,因此研究人員給這種活體機器人制定了一個全新的分類:“有生命的,並且可以編程的生命體”。而在數個月的模擬中,計算機模型生成了成百上千個可能變成活體機器人的細胞組合,研究人員後續要做的就是,用真實的細胞把活體機器人制作出來,然後測試它們是否能像在計算機模型中一樣可以運動,也可以控制。
研究人員會繼續培養幹細胞,然後誘導它們分化,最後變成活體機器人的關鍵組成單元——皮膚細胞和心肌細胞。兩種細胞按什麽比例混合,組合成什麽形式,都是按照計算機模型給出的結果來執行的。皮膚細胞更像是結構的支撐單元,負責穩定整個活體機器人的結構;而心肌細胞則負責提供動力,它們會根據細胞的組合形式來調控運動的方向,並決定前進還是後退。
如果某一種細胞團塊能夠運動,也可以控制,那麽這個細胞組合就會被保留下來,研究人員也會重新將這個組合的相關數據輸入計算機模型進行優化。而那些不能按照研究人員要求運作的細胞團塊則會被放棄。
最終,研究人員根據計算機模擬的結果,制造出了能夠運動,而不需要額外能量和動力的活體機器人。在研究人員提供的水環境中,活體機器人能夠運動數天到數周,它們的能量完全來自細胞本身。而一旦能量用完,這些活體機器人就成爲了一團死細胞,可以被降解。
隨著活體機器人的出現,許多領域的技術將可能迎來變革,比如讓活體機器人帶著藥物定向地向病竈傳遞藥物,又或者在汙染水體中搜尋化學物質,在海洋中收集微塑料顆粒。並且,這種機器人的出現也給傳統的生物學家抛出了一個關鍵問題:在活體機器人中,細胞究竟是怎麽進行交流的?
在活體機器人中,細胞受損了會自我修複,精密度堪比科幻電影;而同類型的活體機器人碰到一起後會聚集成團塊,共同協作。細胞之間是如何進行如此完美地交流,這正是研究人員下一步想要破解的。“活體機器人已經出現了,現在最重要的是,我們怎樣能控制它,”論文的主要作者Michael Levin表示。
在研究人員眼裏,活體機器人百分之百都是蛙類的DNA,但是它又不是青蛙。現在這些爪蟾的細胞已經成爲了組建“新物種”的模塊,你很難想象它們能有多少種組建方式。“它們有著現代鋼鐵機器人做不到的本領,”Levin說。