《科学·机器人》日前发布的论文中介绍了一种别致的机器人：从胚胎干细胞中培养出来的Xenobot。在人类的控制下，它能够游动、清扫垃圾、报告路线、穿越空间……
　　科幻大片《变形金刚》固化了人们对于机器人的印象，似乎只有“大家伙”“钢铁之躯”才能称得上机器人。Xenobot却完全不同，软软的生命体小球同样可以跑得很快，在人类发出指令后，自主完成指定任务。Xenobot不是单个小球，而是由无数个小机器人组成的集群机器人。科幻作品《云端杀机》中曾描述过集群机器人的设计理念和威力：通过像蚁群一样的有机组织，集群机器人能完成令人意想不到的任务。
　　集群机器人的思路或许很适合活细胞。来自塔夫茨大学的迈克·雷凌教授团队认为：活细胞已经有许多传感器、效应器和信号/计算电路，它们固有的生化、生物力学、生物电通信等特性可以被重新利用，以实现新的功能。
　　如果说传统机器人是硅基机器人，以生命体单元制造的机器人则可以称为碳基机器人。小型化、集群化、利用生物本来特性的思路的碳基机器人无疑将迎来一个新的“爆发点”。
　　干细胞还有“没放飞”的能力
　　在迈克·雷凌看来，细胞的能力并未被充分认识和使用。人类完全可创造出一台完全生物化的机器，而不是依靠人工合成的部件来指定机器人实现某些功能。
　　此前，很多科学家在细胞上花心思，让细胞这种生命单元成为机器人的元器件。但这些设计方法都基于传统机器人的思路，即借助一个具象的“器官”，通过合成元件赋予机器人移动能力。一些具有高硬度的微米薄板、抗断裂的细丝等人工合成的非生命材料被加入其中进行辅助或支撑。这就好比细胞本来是“意念超能力者”，能用意念互相传递信息，人们非要给它们个大喇叭，让它们互相“喊话”再协作。
　　事实上，细胞间有自己的组织体系是有物质基础的。例如坐落在细胞膜的大量“受体”，它们通过接收声、光、电、力、化学信号等各种形态的信号，将外部的情况通知到细胞内再做反应。可见，人类世界的局限性限制了人类探索细胞世界的想象力。
　　迈克团队决定将这种“超能力”展现出来，他们选择了爪蟾的胚胎干细胞。显微注射的方法让这类细胞“放卫星”，这主要得益于科学家对胚胎干细胞“信号图”的研究比较透彻。比如一堆细胞如何自己就组织形成了一个肝的形状。
　　在前人的研究基础上，课题组在爪蟾胚胎未分化的外胚层区域获取干细胞组织，在一系列培养环境下，4天后，3100个左右细胞形成的小球成形了，又过了3天，这些直径0.5毫米左右的小球得以以每秒钟0.1毫米的速度在溶液中游动。
　　发动生命“原力”，碳基机器人萌发中
　　这样的小球之所以被定义为机器人，原因在于它能执行指令，自主工作。为了让机器人工作，研究者们用一种神经元的标记试验来寻找可能存在于Xenobot中的神经系统，发现它们的运作里没有神经细胞的信号。
　　动力系统则使用了纤毛。基于对纤毛产生的机理机制的掌握，研究者发现一种被称为Notch 受体的胞内结构域（NotchICD）与纤毛产生的多少有关，进而能够控制Xenobot的多纤毛细胞的密度。
　　有了纤毛，Xenobot就像有了马达带动的螺旋桨。把它们放在均匀铺满氧化铁颗粒的培养皿中，它们能够一起扫过培养皿表面，迅速收集大量氧化铁颗粒，进行清理垃圾的工作。相信随着进一步的开发，这种新型生命机器甚至可用于清理海洋中的微塑料或土壤中的污染物。
　　还有这些优点让人拍手称快
　　Xenobot生产简单的优势使其在现实中的应用门槛大大降低。无需能源支持、能够自行解体、记录行驶路线、破“壁”出入自如……同时，Xenobot不需要外部食物来源，它们代谢的是早期胚胎爪蟾组织中存在的母体原本的卵黄。
　　通过向非洲爪蟾胚胎细胞中注入编码荧光蛋白的mRNA，研究团队还实现了报告功能，通过Xenobot内置的荧光开关，记录它们的路径。研究团队表示，可以利用这种分子记忆来检测放射性污染物、化学污染物等情况。
　　Xenobot同样被研究团队验证可以顺利地穿过很长的毛细血管。《云端杀机》中描述了一场惊心动魄的对恐怖组织头目的刺杀行动，由千万级别的简易飞机群以蜂拥而至、出奇制胜、火速撤退的步骤成功完成。试想，如果拥有Xenobot的这些优点，这些简易飞机将无需自带电源、无需搭载自爆装置就可完成任务，信号机也无需携带定位装置即可到达指定目的地。
　　研究者认为，生物机器人中的细胞还可吸收和分解化学物质，发挥微型工厂的作用。通过计算机模拟，可设计更复杂的行为，让它们执行更复杂的任务。

（张佳星）