美国研究人员于1月13日在美国国家科学院院刊上发表最新科研成果，他们利用非洲爪蛙的干细胞，创造出史上首个活的微型机器人“Xenobots”，有两条短腿，能靠自己的力量活动。

据报道，研究人员通过程序编写，让这些“活体机器人”能在人类体内输送药物、穿过人体动脉清除斑块，或是在海中去除有毒的塑料微粒。由于它们是“活体机器人”，因此若是损坏或撕裂，能自行复制和修复。

佛蒙特大学计算机科学和机器人专家邦加德(Joshua Bongard)说，“这些都是新的活体机器人。它们既不是传统的机器人，也不是一般动物。它们是一种活体、可程序编写的生物体。

活体机器人的原理

值得注意的是，美国科研人员使用的原材料为非洲爪蛙干细胞。非洲爪蛙最初是被作为一种实验动物饲养繁殖的，原因很简单，就是生命力强、易于操作且容易繁殖。人类历史上第一次克隆试验就是用非洲爪蟾完成的，我们更熟知的克隆羊多莉其实是第一只克隆的哺乳动物。

所以这次研究人员选用非洲爪蟾也是因为人类对这种生物太熟悉了。

科研人员选择了非洲爪蟾的胚胎，分离出胚胎干细胞，然后在体外进行分化和扩增，分别诱导其分化为表皮细胞和心肌细胞。

分化为心肌细胞的优点在于，只要外界环境的化学成分稳定，就可以保持不断地自主收缩，这样就能保证源源不断的动力。

而表皮细胞和心肌细胞来源于不同的胚层，在构建生物机器人的时候不容易和心肌细胞混合，而是一团表皮细胞团与一团心肌细胞团紧密粘在一起，形成一定的功能结构。未来如果需要这种生物机器人发挥其他功能，表皮细胞可以换成其他细胞，甚至在这两种细胞之外再加一两种。

不会动的表皮细胞被称为” 被动细胞”，会动的心肌细胞则称为“主动细胞”。前者为后者提供收缩运动的杠杆，后者为前者提供动力。这样两种细胞就构成了一种可以运动的复合细胞团。

之后利用细胞分泌的细胞外基质，用精密的镊子把两团细胞粘在一起。

然后通过计算机模拟构型，让这团细胞按照需要的形式运动，这也是这项研究的高明之处和创新性所在。

为了确认表皮细胞和心肌细胞在空间结构上如何搭配才能让细胞完成不同的运动功能，研究团队选择了计算机模拟，让不同的描配结构在计算机模拟环境下进行流体力学的运动试验。

红色的心肌细胞和蓝色的表皮细胞，以不同的数量比例、不同的搭配方法进行无数种搭配，然后交给计算机进行运算,分析其在液体环境中的运动受力情况和运动轨迹。这样粗筛出最符合设计要求的结构再进行体外实验进行验证。

活体机器人的局限性

这种生物机器人能够根据使用目的进行计算机预先编程，然后根据模拟结果捏出来需要的构型。虽然这项研究开创了一个非常新颖的思路，但是距离广泛应用还面临一系列的难题:

01

批量生产不能靠手工完成

目前所有活体机器人均为科研人员手工"捏造”。未来如果需要应用到人体，显然几个机器人肯定是不够用的。如何生产成于上万个这种小肉球，使其在结构和功能上超近于一致,不能纯靠人工。

02

营养供应需要外界提供

虽然在论文中，生物机器人显示出不眠不休的持续工作能力、不惧机械损伤的修复能力。但这一切都有赖于稳定的外环境——这些小肉球无不浸泡在营养丰富、 含有氧气的培养基里面。所以可以想见，未来如果这项技术应用于人体，机器人可能只能在血管中运行，依靠血液中的营养和氧气维持生命和功能。

03

未来人体应用存在诸多问题

如果未来这种技术要应用到人体，那就不能从胚胎干细胞分化出主动细胞和被动细胞，因为从伦理上来说那颗胚胎已经是独立的个体。

如果用其他的人类胚胎干细胞，这些干细胞分化以后将产生成熟的MHC抗原，用到其他人体会出现免疫排斥反应，或许需要术前配型。具体类似于器官移植的配型。

如果通过胚胎干细胞分化的方式，就需要从人体已经分化成熟的人体组织中分离出细胞再扩增用于制造生物机器人。

但这又面临了一个更加棘手的问题，心肌细胞要从心脏取组织，而且心肌细胞在体外很难扩增。

无法回避的伦理问题

波士顿塔芙茨大学艾伦探索中心主任莱文说：

“这些都是全新的生命形式。它们从未在地球上存在过。”

牛津大学Uehiro实用伦理学中心的高级研究员托马斯·道格拉斯说:

“关于这些活体机器人的道德地位，有一些有趣的伦理问题。在什么时候，他们会成为应该得到生存保障的生物？我认为，只有当它们包含了能够让某种精神生活得以实现的神经组织，比如体验痛苦的能力，它们才会获得伦理意义。”

“但有些人在伦理问题上考虑得更加宽泛。他们认为所有生物都有生存的权益，应该给予道德上的考虑。对这些人来说，这些活体机器人应该被归类为生物还是机器，这是一个难题。”

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这种活体机器人本质上来说是利用细胞的物理特性来运作，可以自行设计其运动方式，并且能够自行修复。

未来如果对其他细胞的功能、或是不同细胞之间的相互作用进行进一步研究，探究出具有其他特性的细胞材料，或许能设计出更加复杂的活体机器人，前途不可限量。

但是这样的应用也是极为危险的，可以预见的是，随着活体机器人技术越来越成熟，，其形态也会越来越趋向于微型生物。

试想一只微型的爪蛙在体内运输药物或是清洁血管，甚至是不同生物细胞的组合体，这恐怕是大多数人难以接受的。

更何况，这样的活物机器人理论上比金属和数据构成的智能机械更难控制——作为活物会不会缓慢进化？会不会进化情感和思维？甚至进化的比人类还要高级、反噬人类自身？

要知道地球上的所有生命都起源于原始细胞，我们可能已经触碰到了创造物种的禁忌领域。