新浪科技讯 北京时间9月1日早间消息，据报道，伴随着我们对细胞如何成形和生长过程了解得越多，关于基因组蓝组的构想就显得越不充分。目前，科学家指出，通过将由细胞构成的活体机器人与人工智能的探索能力结合在一起，就有可能制造出一种有目的的“活机器人”！

　　胚胎在人体中哪个位置？胚胎形态发生(Morphogenesis)，是指由胚胎形成的身体，曾经该理论非常神秘，以至于学者们曾猜测身体孕育之初是以微小身体结构存在，17世纪，荷兰显微镜学家尼古拉·哈特索埃克(Nicolaas Hartsoeker)通过在精子顶部描绘一个塞入其中的侏儒，来说明当时科学界对于“胚胎预形成论”的认知。

　　胚胎形态发生学观点在现代科学理论中进行了表达，即人体结构编码在我们的DNA之中。但是我们对细胞如何产生形状和相关形态了解得越多，基因组蓝图的构想就显得越不充分。细胞生长遵循的不是基因组蓝图，如果它们可以被认为是程序化的，那么它并不是带有制造成什么的计划，而是带有一套指导构建的规则。其中一个暗示是人类和其他复杂生物体并不是细胞行为的唯一结果，而只是许多可能性结果中的一个。

　　这种将细胞视为偶然、构建实体的观点，挑战了我们传统理论上关于身体是什么，以及细胞可以形成什么的观点，它也带来了一些独特、甚至令人不安的可能性，例如：关于重新引导生物学进入新的形状和结构的前景，这意味着生命变得更有可塑性，更易于被设计和重新配置。

　　对多细胞形态的偶然性和延展性的理解，有助于科学家将生物远古进化历程联系起来，例如：地球早期单细胞生物在进化之初第一次发现成为多细胞生物的潜在益处。西班牙巴塞罗那进化生物学研究所因亚吉·鲁伊斯-特里洛(Inaki Ruiz-Trillo)称，细胞可能是进化的关键，而不是基因，甚至是生物体，人类远未达到生命之树的顶峰，只是人体细胞具有多种功能而已。

　　美国马萨诸塞州梅德福塔夫斯大学生物学家迈克尔·莱文(Michael Levin)和同事证明，从正常发育路径生成的青蛙细胞，能以明显不像青蛙的方式“组装自己”，这是迄今为止最引人关注的细胞能力超出科学家预想的演示之一，研究人员从青蛙胚胎发育期中的皮肤细胞分离出细胞，然后观察细胞自由活动的过程。

　　培植细胞是一项成熟的技术，即在培养皿中培育细胞，并为其提供生长所需的营养成分。通常来讲，培植细胞在分裂时会形成一个不断扩大的群落，但是青蛙皮肤细胞却有其他“计划”，它们聚集成大约有几千个细胞的球状团块，细胞表面长出叫做纤毛的小毛发状突起，该现象也存在于正常青蛙的皮肤，纤毛以协调有序的方式摆动，推动群落寻找食物，纤毛很像划船桨。这些细胞团自身表现得像微小有机体，一旦有食物供应，就可能存活一周或者更长时间，有时甚至达到几个月。研究人员将这些细胞称为活体机器人(xenobots)，在实验中他们选用非洲爪蛙(Xenopus laevis)的皮肤细胞。

　　一个多世纪以来，科学家就曾知道，一块注定要成为皮肤的胚胎组织，如果被切除并培育，就会长出纤毛，该组织也被称为“动物帽(animal cap)”。多项研究表明，如果对非洲爪蛙的“动物帽”组织给予正确的生化信号，就可以生长成许多其他组织类型，例如：神经元、肌肉，甚至是跳动的心脏组织。

　　目前，莱文和同事指出，非洲爪蛙“动物帽”组织不仅仅是随机形成的黏性细胞团，它们类似于自主有机体，一旦受损，细胞组织会恢复到原来的形状，它们还可以通过释放钙离子脉冲来相互发送信号，尽管研究人员还不确定这些信号传达了什么，但是细胞移动具有明显的目的，有时彼此绕圈，或将周围的其他单个细胞聚成一团。

　　这些细胞就像乐高积木版的活体机器人，它们能以不同的方式进行组装！

　　莱文称，这些被称为“活体机器人”的胚胎细胞似乎代表了一种完全不同的发育机制，青蛙细胞可以采取该方式，从它们通常的生存环境中解释出来，细胞似乎能够发现一种新的生命方式，令人困惑的是，它们在基因上与普通的青蛙细胞没有什么差异，那么，如果不是“青蛙计划”，基因组编码有什么作用吗？

　　相反，基因似乎是分子程序的一部分，赋予细胞某些倾向，例如：以特定的结构黏在一起，这些细胞就像是乐高积木，能以不同的方式进行组装——除了细胞自己组装之外。在正常胚胎所经历的发育环境中，首先它们组装产生了蝌蚪，然后再逐渐发育成青蛙，但这些并不是细胞执行集体运算的唯一可能解决方案，活体机器人是另一个细胞演变形式，也许还有更多的形态，例如：尚未被发现的某些身体结构。

　　近期，莱文和同事发现了活体机器人能表现一种新行为，他们发现这些“伪生物体”甚至可以进行某种程度的复制，在实验中，它们被放置在一个细胞培养皿中，结果发现它们会移动，将之前松散的细胞聚集成一堆，在短短几天时间里，就能聚集形成新的活体机器人，然后通过体液移动，如果让这些活体机器人“自生自灭”，它们通常仅能繁衍出一代。

　　然而，研究人员想知道这些神秘的细胞组织是否能做得更好，他们利用美国佛蒙特大学研究员乔什·邦加德(Josh bonard)设计的人工智能程序，进行了计算机模拟实验，旨在寻找更擅长制造新型活体机器人的结构形态，结果表明，像C形一半甜甜圈的结构，可能比球状活体机器人更有效地驱赶细胞，形成更大的球状“后代集群”。

　　然后，研究小组手动塑造了这些活体机器人，体长大约1毫米，能够按照计算机程序设计的路线移动，还能负载一定的重量，携带药物在人体内部移动，也能在受污染的海域进行人类无法完成的操作。他们使用微型工具将细胞操纵形成C形结构，然后让它们在新鲜细胞培养皿中工作，由此产生的后代会比早期的活体机器人更大，它们能在更多的世代繁衍中维持复制过程。最好的球形活体机器人能做的就是在后代变得太小而无法继续繁衍之前繁殖两代，而C形活体机器人可繁殖四代，每代都是球形，但平均尺寸会逐渐减小。

　　当然，这并不是真正意义上的生物体繁衍方式，活体机器人不会细胞分裂，所以母体细胞不会将遗传物质传递给后代，相反，该行为看起来更像一些由可重新构建组件制成的机器人，它们已被证明能在提供组件时组装自己的复制品。活体机器人不能以该方式进化，它们必须被赋予组件，莱文和同事将这个过程称为“自复制运动学”——通过运动而不是生物繁殖来复制。邦加德说：“复制是那些自身无法吸收新质量的实体所能获得的，它们可以发生行为，却不能成长，这些系统仅能将外部环境中的物质组合成自身副本。”

　　该项研究表明，通过将活体机器人与人工智能的探索能力结合在一起，就有可能制造出一种有目的的“活机器人”，邦加德说：“人工智能可以用于夸大一种与生俱来的能力，可以通过重新排列生物形态而不是基因，‘编程’生物的新行为，研究人员希望知道，这些模拟行为能否识别出其他可以组装不同结构的形状，或者可能完全执行其他任务。我对该项目的主要兴趣是，人工智能可以多大程度地以脱离自然进程的方式产生活体机器人，我们正在致力于通过人工智能设计几种新类型行为，融入这种活体机器人中。”