從萌芽植物到有性動(dòng)物再到入侵病毒等，在數(shù)十億年的時(shí)間里，生物體已經(jīng)進(jìn)化出多種復(fù)制方式?，F(xiàn)在，美國(guó)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(jiǎn)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(yùn)動(dòng)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(lái)第一個(gè)可自我復(fù)制的活體機(jī)器人。

這支團(tuán)隊(duì)此前制造了第一批活體機(jī)器人(“Xenobot”，由青蛙細(xì)胞組裝而成，報(bào)告于2020年)。現(xiàn)在，他們發(fā)現(xiàn)，這些計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和手工組裝的生物體可以在培養(yǎng)皿中游動(dòng)并找到單個(gè)細(xì)胞，它們將數(shù)百個(gè)細(xì)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(jī)器人——幾天后，后者成為新的活體機(jī)器人，外形和動(dòng)作與前者一樣。這些新的活體機(jī)器人可以重復(fù)上述過(guò)程，找到細(xì)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(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，人們認(rèn)為已經(jīng)找到了生命復(fù)制的所有方法?！暗@是以前從未被觀察到的?！闭撐暮现?、塔夫茨大學(xué)和威斯研究所資深科學(xué)家Douglas Blackiston說(shuō)，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(xì)胞會(huì)發(fā)育成皮膚?！暗覀儗⑺鼈冎糜谝粋€(gè)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(shuō)。

在早期的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家驚訝于活體機(jī)器人可以被設(shè)計(jì)用于完成簡(jiǎn)單任務(wù)；現(xiàn)在，他們震驚于這些生物體——計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的細(xì)胞集合，會(huì)自發(fā)復(fù)制。

Xenobot母體由大約3 000個(gè)細(xì)胞組成，形成一個(gè)球體。“實(shí)際上，讓系統(tǒng)繼續(xù)繁殖是非常困難的。”論文主要作者、塔夫茨大學(xué)和威斯研究所研究員Sam Kriegman說(shuō)，但隨著人工智能程序在“深綠”超級(jí)計(jì)算機(jī)集群中工作，一種進(jìn)化算法能在模擬中測(cè)試數(shù)十億種體形。在這項(xiàng)新研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種方法，可以讓細(xì)胞在“運(yùn)動(dòng)學(xué)”復(fù)制中更加有效。

“我們讓超級(jí)計(jì)算機(jī)弄清楚如何調(diào)整Xenobot最初的形狀，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月，人工智能給出了一些奇怪的設(shè)計(jì)，其中一個(gè)很像吃豆人?！盞riegman說(shuō)。

“我們發(fā)現(xiàn)，在生物體或生命系統(tǒng)中有一個(gè)以前未知的巨大空間?！毖芯款I(lǐng)導(dǎo)者之一、佛蒙特大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家Joshua Bongard說(shuō)，“我們發(fā)現(xiàn)了會(huì)走路的活體機(jī)器人、會(huì)游泳的活體機(jī)器人，在這項(xiàng)研究中，我們發(fā)現(xiàn)了可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)復(fù)制的活體機(jī)器人。此外，還會(huì)有什么？”

或許正如科學(xué)家在美國(guó)《國(guó)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(huì)為這個(gè)發(fā)現(xiàn)而振奮，有些人可能會(huì)對(duì)自我復(fù)制生物技術(shù)的概念感到擔(dān)憂甚至恐懼。對(duì)于該團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，目標(biāo)是更深入地理解這一行為。

研究團(tuán)隊(duì)也看到了再生醫(yī)學(xué)研究的前景?！叭绻覀冎廊绾巫尲?xì)胞群做我們想讓它們做的事，將誕生創(chuàng)傷損傷、出生缺陷、癌癥等問(wèn)題的解決方案。” Levin說(shuō)。