细胞长成碳基机器人 靠的竟是一种生命本能

不久前，《科学·机器人》杂志发布了一篇论文，向我们介绍了一种革新性的机器人——Xenobot。这是一种从胚胎干细胞中培育出的别致机器人。在人类控制下，它能够游动、清理垃圾、报告路线并穿越空间。这一发明颠覆了我们对机器人的传统认知。

我们常常在科幻大片如《变形金刚》中看到机器人形象，它们往往是庞大的钢铁身躯。Xenobot却完全不同，它是一种柔软的生命体小球，却能快速奔跑，并在人类发出指令后自主完成指定任务。实际上，Xenobot并非单独的一个小球，而是由众多小机器人组成的集群机器人。这让我们想起了科幻作品《云端杀机》中描述的集群机器人设计理念，通过类似蚁群的有机组织，集群机器人能完成令人意想不到的任务。

论文背后的团队来自塔夫茨大学的迈克·雷凌教授团队。他们认为活细胞拥有许多传感器、效应器和信号/计算电路，其固有的生化、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。换句话说，如果传统机器人可以被视为硅基机器人，那么这种利用生命体单元制造的机器人则可以称为碳基机器人。显然，这种小型化、集群化且利用生物特性的碳基机器人思路无疑将迎来一个新的“爆发点”。

细胞拥有未被充分认识和利用的能力。迈克·雷凌指出，人类完全可以创造出一台完全生物化的机器，而非依赖人工合成部件来指定机器人实现某些功能。他强调，人们忽略了细胞的一个重要特性：细胞的自组织能力。以前，科学家们曾尝试让细胞成为机器人的元器件，例如用骨骼肌或心肌组织创造微型生物杂交鱼。但这些设计仍基于传统思路，即借助具象的“器官”，通过合成元件赋予机器人移动能力。这种方式加入了大量人工合成的非生命材料进行辅助或支撑。

迈克团队决定展现细胞的“超能力”。他们选择了爪蟾的胚胎干细胞，并通过显微注射的方法激活这些细胞。发育生物学长期以来一直在研究基因和调控中心如何驱动未分化前体细胞和组织，而课题组在此基础上成功培育出了Xenobot。这些机器人在执行指令和自主工作时表现出色，能够在溶液中快速游动，并清理垃圾。它们的动力系统使用了纤毛，而研究者发现Notch受体的胞内结构域与纤毛产生数量有关，从而能够控制这些机器人的特性。

这种新型生命机器的优点在于其生产简单且应用门槛低。它们能够执行复杂任务，同时克服了传统机器人的许多限制。随着进一步的研究和开发，这种碳基机器人甚至可用于清理海洋中的微塑料或土壤中的污染物。科学家们正在寻找一条善加利用生命的“原力”来制造简易碳基机器人的可行道路。虽然目前这种机器人的能力还处于初级阶段，但随着技术的不断进步，它们在未来的应用前景令人充满期待。这些论文中的Xenobot生物机器人的独特优势，无疑让人叹为观止。它们无需外部能源支持，通过自身代谢就能持续运作，这一特性在科技领域堪称革命性的突破。

想象一下，这些生物机器人消耗的不是电能或燃料，而是母体原有的卵黄，这简直是生物学与科技的完美融合。更令人惊奇的是，当它们的寿命终止时，这些机器人会自行脱落并退化，实现了组织的自然解体，这无疑增加了它们在医疗、环保等领域的应用潜力。

研究团队通过向非洲爪蟾胚胎细胞中注入特殊编码的mRNA，实现了对Xenobot的路径记录功能。内置的荧光开关，就像是一盏指引灯，帮助研究人员追踪它们的行动轨迹。这一技术不仅可以用于科学研究，未来还可以用于监测环境污染、检测化学污染物等，为人们的生活带来极大的便利。

更令人钦佩的是，这些生物机器人甚至能够穿越狭长的毛细血管，为医疗领域的精准治疗提供了前所未有的可能性。论文中的描述如此生动：“我们制造出了能在各种环境中移动的‘自动游泳机’。”

《云端杀机》中所描述的惊心动魄的刺杀行动，虽然引人入胜，但将生物机器人应用于实战环境仍需面对诸多挑战。实际应用条件尚不完备，生物机器人的运动控制、目的地定位等问题仍有待解决。

答疑专家叶海峰对此进行了深入解读。他提到，虽然通过干细胞生产机器人是可行的，但如何使其进行自组装、保证运动能力以及产生更复杂的生物学功能仍是面临的问题。计算机模拟在这一过程中起到了关键的作用。通过模拟，研究人员可以预测不同形状和细胞数量的机器人在特定环境下的运动方式，为实际实验提供科学的方案。

生物机器人的研究和应用前景令人充满期待，但在实际应用于生物医学或环境监测之前，还需要走很长的路。尽管如此，这些生物机器人的潜力和可能性已经让人迫不及待地想要一探究竟。