• 科学家用青蛙干细胞造出新型多功能生物机器人

    2021-04-06 14:14:00 | 热度:

  •  未来有望提供有关古老的单细胞生物如何进化为多细胞生物的信息。

    编者按:本文来自微信公众号“学术头条”(ID:SciTouTiao),作者:阳光;

    去年,一个由生物学家和计算机科学家组成的团队用青蛙细胞创造了一种名为 “Xenobots” 的新型微型自修复生物机器人 —— 这种生物机器可以四处移动,推动重物,甚至可以做出群体行为。

    如今,该团队在此基础上又成功开发出了新一代 Xenobots—— 它们通过单细胞自动组装成身体,且组装后不需要借助肌肉细胞就可以移动,甚至还展示出了可存储记忆的能力。新一代 Xenobots 机器人的移动速度更快,可以在不同环境中移动,且具有更长的使用寿命。同时,它们仍具有团队合作的能力,并且可以在受到损坏后进行自我修复。

    研究人员表示,这种多功能性为 Xenobots 机器人在更多环境中执行任务提供了可能。相关研究成果以 “A cellular platform for the development of synthetic living machines” 为题,于 3 月 31 日发表在 Science 子刊 Science Robotics 杂志上。

    (来源:Science Robotics)

    随意穿梭,只因这种特殊 “腿”

    据了解,研究人员在上一代 Xenobots 机器人中使用了人工 “修饰” 的心脏细胞,由于这些细胞的自然节律性收缩,Xenobots 机器人具有了可以四处移动的能力。

    相比之下,新一代 Xenobots 机器人采用了 “自下而上” 的方法,提取的青蛙干细胞自我组装并生长成球状体,一些球状体中的细胞会在几天后分化产生纤毛状的微小毛发突起,这些突起可以来回移动或者以特定的方式旋转。

    论文通讯作者、塔夫茨大学(Tufts University)艾伦发现中主任、生物学教授 Michael Levin 表示:“我们正在见证细胞集群的可塑性。尽管这些青蛙具有完全正常的基因组,但我们用它们的细胞构建了一个与默认状态截然不同的新‘身体’。”

    同时,这些细胞还可以重新利用它们的遗传编码硬件来实现新的功能,比如利用纤毛实现运动。更令人惊讶的是,它们不仅可以自发地承担新的角色,还可以创造新的身体行为,而不需要对这些特征进行长时间的进化选择。”

    图 | Xenobots 通过纤毛移动并展现出团队合作能力 

    为了测试单个 Xenobots 在不同环境中移动的能力,研究人员从完全开放的领域到内径为 580nm 的受限毛细管,分别构建了不同的实验环境。在所有情况下,除了一些 Xenobots 在狭窄的通道中受到了挑战,Xenobots 都能够在空间中移动。

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