细胞形成|细胞“长成”碳基机器人 靠的竟是一种生命本能
《科学·机器人》日前发布的论文中介绍了一种别致的机器人：从胚胎干细胞中培养出来的Xenobot 。在人类的控制下，它能够游动、清扫垃圾、报告路线、穿越空间……
科幻大片《变形金刚》固化了人们对于机器人的印象，似乎只有“大家伙”“钢铁之躯”才能称得上机器人 。Xenobot却完全不同，软软的生命体小球，同样可以跑得很快，在人类发出指令后，自主完成指定任务 。确切地说，Xenobot不是单个小球，而是由无数个小机器人组成的集群机器人 。科幻作品《云端杀机》中曾描述过集群机器人的设计理念和威力：通过像蚁群一样的有机组织，集群机器人能完成令人意想不到的任务 。
集群机器人的思路或许很适合活细胞 。论文作者、来自塔夫茨大学的迈克·雷凌（Michael Levin）教授团队认为：活细胞已经有许多传感器、效应器和信号/计算电路，它们固有的生化、生物力学、生物电通信等特性可以被重新利用，以实现新的功能 。
如果说传统机器人是硅基机器人，以生命体单元制造的机器人则可以称为碳基机器人 。小型化、集群化、利用生物本来特性的思路的碳基机器人无疑将迎来一个新的“爆发点” 。
干细胞还有“没放飞”的能力
在迈克·雷凌看来，细胞的能力并没有被充分认识和使用 。
“人类完全可以创造出一台完全生物化的机器，而不是依靠人工合成的部件来指定机器人实现某些功能 。”迈克在论文中写到，人们忽略了细胞的一个重要特性：细胞的自组织能力 。
此前，很多科学家在细胞上花心思，让细胞这种生命单元成为机器人的元器件 。例如，用骨骼肌或心肌组织创造出微型生物杂交鱼，让它能够行走和游泳；借助趋光性，让生物杂交的黄貂鱼按照需要行动……但这些设计方法都基于传统机器人的思路，即借助一个具象的“器官”，通过合成元件赋予机器人移动的能力 。一些具有高硬度的微米薄板、抗断裂的细丝等人工合成的非生命材料被加入其中进行辅助或支撑 。
这就好比细胞本来是“意念超能力者”，能用意念互相传递信息，人们非要给它们个大喇叭，让它们互相“喊话”再协作 。
事实上，细胞间有自己的组织体系是有物质基础的 。例如坐落在细胞膜的大量“受体”，它们通过接收声、光、电、力、化学信号等各种形态的信号，将外部的情况通知到细胞内再做反应 。
可见，人类世界的局限性限制了人类探索细胞世界的想象力 。
迈克团队决定将这种“超能力”展现出来，他们选择了爪蟾的胚胎干细胞 。显微注射的方法让这类细胞“放卫星”，这主要得益于科学家对胚胎干细胞“信号图”的研究比较透彻 。比如一堆细胞如何自己就组织形成了一个肝的形状 。
发育生物学长期以来一直致力于揭示基因、调控中心在驱动未分化前体细胞、组织时的级联信号 。历史上，胚胎原生系统中已经创建了形态学和分子命运图 。
在前人的研究基础上，课题组在爪蟾胚胎未分化的外胚层区域获取干细胞组织，在一系列培养环境下，4天后，3100个左右细胞形成的小球成形了，又过了3天，这些直径0.5毫米左右的小球得以以每秒钟0.1毫米的速度在溶液中游动 。
发动生命“原力”，碳基机器人萌发中
这样的小球之所以被定义为机器人，原因在于它能执行指令，自主工作 。
为了让机器人工作，研究者花费了大量的精力 。就像前面提到的，以往研究通过借助肌肉细胞、神经细胞、甚至非生命构造“搭建”碳基机器人，让它们动起来 。
而这项研究表明并不需要神经细胞和肌肉细胞，就能造出一个会工作的机器人 。研究者们用一种神经元的标记试验来寻找可能存在于Xenobot中的神经系统，发现它们的运作里没有神经细胞的信号 。
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