人類史上第一個活體機器人誕生,未來會製造出活體人類機器人嗎?

2020-12-23 鍾銘聊科學

活體機器人來了

令人擔憂的事情終於出現了,最近美國科學家們公布了他們的研究成果,他們宣稱,他們用非洲爪蛙胚胎的皮膚,和心臟細胞,製造出了一種能夠被編程的機器人(它並非生物,不具備生命所有的功能和結構)。

這種機器人雖然是活的,但它們的行動方式可以被電腦操控,當它們細胞裡儲存的能量用完後,它們又能像生物一樣死去,被微生物分解。

儘管這種活體機器人目前只有1毫米左右,但人類卻擔心,一旦活體機器人技術成熟,科學家們會不會製作出一個活體人類機器人,到那時,人類又該會怎樣。

雖然這種擔心有一定的道理,但是咱們必須要知道,目前這個技術還不足以支持製造出一個複雜的生物,尤其是人類這樣會思考、有自己主見的生物。

那這是為什麼呢?

活體機器人原理

其實,每個細胞都會釋放出微弱的生物電流,比如:腦電波圖就是檢測出腦部腦細胞釋放的生物電流。

如果我們能夠破譯生物電流信號代表的含義,那我們就有可能通過模擬生物電流來刺激生物活動。比如:如果一定頻率的生物電流,代表著前進,那麼科學家們就可以把這個信號記錄下來,就這樣逐個將細胞所有的活動釋放出的生物電流信號都記錄下來,就相當於掌握了它們的身體密碼。屆時,我們只需要給予對應的生物電流信號,就可以刺激該細胞運動。

那麼問題來了,我們怎麼給予對應的生物電流信號呢?總不能在細胞裡面裝上電極吧。

事實上,科學家並沒有給細胞裝上任何人工物體,秘密在於使用的原材料。在生物學裡,肌肉細胞需要外界的化學信號刺激才能收縮,而心臟細胞只需要外界環境的化學成分穩定,就可以自動收縮。

如何才能讓它們按照我們想要的方式去運動呢?

實際上,是活體機器人的搭配方式。我們知道,這次實驗,科學家選擇使用了爪蛙胚胎的皮膚和心臟細胞。而這兩個如何搭配,彼此之間的比例如何,以及應該怎樣連接,科學家們在電腦上試驗了無數種搭配方案。

下圖為其中一部分:藍色的為表皮,紅色的是心臟細胞。

然後用電腦模擬的方式,將每一種搭配方案都模擬一次,不符合預期的會被淘汰。

符合預期的,科學家會按照電腦上的搭配比例進行真實操縱,製作成一個活體機器人。

就這樣,生物機器人被製造了出來,可以說,它們在製造之前,科學家就已經為它們設計好了移動路線,在被製造後,該生物機器人會按照這個移動路線行動。

上圖為電腦模擬的情況,下圖為真實案例。

在未來,這項技術可能被應用於人類藥物的定向投放,我們知道,由於我們身體的保護機制,藥物很難被運送到大腦中,這使得腦部疾病治療變得非常棘手。

而活體機器人可以運輸藥物,並且活體機器人本身並不具備繁衍能力,而且壽命周期只有7天,7天之後就會像其他細胞死亡一樣,隨著新陳代謝被排出體外。

活體機器人的阻礙

雖然活體機器人被製造了出來,但是活體機器人離實際應用還隔著很遠,最重要的原因就是技術不夠成熟,以及存在人倫道德風險。

我們知道,這次實驗提取的是爪蛙胚胎的細胞,而人類胚胎則意味著是一個生命,我們不能直接提取人類的胚胎細胞。而其他生物的胚胎細胞會與人類存在排異反應,只能寄希望於取健康人體內的體細胞,但這也有難度。

其次,目前製作一個活體機器人需要頂級科學家一個個手動操作,無法批量化生產,而用於治療時,又需要一次性大量注入活體機器人,所以目前還沒辦法實現商業化。

最後,活體機器人應用在生物體內有沒有風險還沒有經過臨床試驗檢驗,只有等待系統的結果報告出來之後,我們才可以應用這項技術。

會製造出人類活體機器人嗎?

事實上,不太可能會製造出人類活體機器人。原因有3點:

活體機器人並非生物,雖然活體機器人是由生物細胞製作的,但活體機器人並不具備細胞結構,沒有捕食、繁衍的能力。該活體機器人能量來源於細胞儲存的能量,而細胞儲存的能量是有限的,只能保證該活體機器人生活一定的時間。目前人類還未能通過人工合成過一個生物,即使是單細胞生命也無法製造,更不要說人類這種複雜的多細胞生物。

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