用青蛙胚胎干细胞制造微型 "活机器人 "！有记忆，可用来检测疾病

一种由青蛙胚胎干细胞制成的微型 "活体机器人 "被设计成拥有自愈能力和保持记忆的能力。

这项创新借鉴了去年发布的名为Xenobots的前作，但此升级版移动更高效且可执行更复杂的任务。

Xenobots一代是依靠肌肉来移动，而Xenobots 2.0能够利用毛发状的纤毛 "腿 "进行自我推进，这种转变使它能够沿着表面更快地移动。

然而，最大的进步是能够回忆起诸如放射性污染、化学污染物或体内的疾病状况，并向研究人员汇报，以便进一步分析。

这两台机器都是由Tufts大学和Vermont大学（UVM）的生物学家和计算机科学家开发的，机器人"Xenobots"的取名来自于细胞宿主非洲青蛙Xenopus Laevis。

最初的机器人被编程为执行一系列任务，例如专门将药物直接送到身体的某个点。

不过，2.0版本已经升级，移动速度更快，可以在不同的环境中移动，寿命也更长，且仍然具有群体合作的能力，如果受损还可以自我治疗。

当Tufts大学的科学家们已将其制成物理生物体时，Vermont大学的科学家们正忙着运行计算机模拟，模拟出不同形状的Xenobots，并测试其作为单独个体活动与群体活动时是否会表现出不同的行为。

UVM的Josh Bongard说："当我们为机器人增加更多技能时，我们就可以利用计算机模拟去为机器人们设计更复杂的行为和执行更复杂任务的能力。

'我们有几率将它们设计成即能报告环境信息，还能修改和修复环境’。

经过模拟，该团队指出新的Xenobots在收集水中或容器中的微塑料等任务上速度更快、更熟练--而且它比第一个版本做得快很多。

'Bongard说：“我们熟悉这个任务，但对于其他人来说，一个成功的设计应该是什么样的，大家并不是很清楚。这里就是超级计算机发挥作用的时候了，它在所有可能的Xenobot聚群空间中进行搜索，以找到最能完成任务的聚群。”

“我们希望Xenobots能做有用的工作。现在我们给它们的任务很简单，但最终我们的目标是一种新的生物体工具，例如，可以清理海洋中的微塑料或土壤中的污染物。”

一个成功机器人的关键是它存储记忆的能力，并以此修正自己的行为和能力。

考虑到这一点，Tufts的科学家们，利用一种通常会发绿光的荧光报告蛋白EosFP记录比特信息，设计出了具有读写能力的Xenobots。

然而，当暴露在390nm波长的光下时，蛋白质反而会发出红光。

将青蛙胚胎的细胞中注射编码EosFP蛋白的信使RNA，然后再切除干细胞就制成了Xenobots。

成熟的Xenobots现在有一个内置的荧光开关，可以记录对390nm左右的蓝光的照射。研究人员通过让10个Xenobots绕着一个表面游动，并用390nm的光照射表面上的一个点，来测试记忆功能。

两个小时后，他们发现有三个机器人发出了红光。其余的机器人仍然保持原来的绿色，有效地记录了机器人的 "旅行经历"。

这种分子记忆的原理证明，将来可以扩展到不仅可以检测和记录光，还可以检测和记录是否存在放射性污染、化学污染物、药物或某种疾病状况。

记忆功能的进一步工程化可以实现对多种刺激的记录（更多的信息比特），或者允许机器人在感受到刺激时释放化合物或改变行为。

该团队在一份声明中分享道，Tufts和UVM的研究人员的最终目标不仅是探索他们可以制造的生物机器人的全部范围，而且还要了解基因组的'硬件'和细胞通信的'软件'之间的关系，这些都是为了创造结构化的组织、器官和肢体。

随后我们就可以获得对形态发生学的更强控制能力，即用于再生医学，以及癌症和衰老疾病的治疗。

来源：大数据文摘

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