<em id="xfb39"><nobr id="xfb39"></nobr></em>

        <address id="xfb39"><nobr id="xfb39"><meter id="xfb39"></meter></nobr></address>
        <form id="xfb39"></form>

          <address id="xfb39"></address>

              奇象網-探索世界新奇事
              你的位置:主頁 > 世界百態 >

              活體細胞重組機器人?活體機器人能制造出來嗎?(3)

              2022-09-01 14:18奇象網

              當然,這并不是真正意義上的生物體繁衍方式,活體機器人不會細胞分裂,所以母體細胞不會將遺傳物質傳遞給后代,相反,該行為看起來更像一些由可重新構建組件制成的機器人,它們已被證明能在提供組件時組裝自己的復制品。活體機器人不能以該方式進化,它們必須被賦予組件,萊文和同事將這個過程稱為“自復制運動學”——通過運動而不是生物繁殖來復制。邦加德說:“復制是那些自身無法吸收新質量的實體所能獲得的,它們可以發生行為,卻不能成長,這些系統僅能將外部環境中的物質組合成自身副本。”

              該項研究表明,通過將活體機器人與人工智能的探索能力結合在一起,就有可能制造出一種有目的的“活機器人”,邦加德說:“人工智能可以用于夸大一種與生俱來的能力,可以通過重新排列生物形態而不是基因,‘編程’生物的新行為,研究人員希望知道,這些模擬行為能否識別出其他可以組裝不同結構的形狀,或者可能完全執行其他任務。我對該項目的主要興趣是,人工智能可以多大程度地以脫離自然進程的方式產生活體機器人,我們正在致力于通過人工智能設計幾種新類型行為,融入這種活體機器人中。”

              該觀點需要一種新的方式思考細胞——它們不是按照基因藍圖組裝起來的積木,而是具有自主能力的實體,可用于制造各種各樣的生物體和生命結構,人們可以將它們想象成智能化、可重新編程的變形機器人,它們可以移動、粘在一起,甚至彼此發送信號,通過這些方式,它們將能自己構建成精致的“人造品”。

              這可能是以一個更好的方式概念化人體是如何在胚胎發育過程中形成,生長是一個循序漸進的過程,每一步都在為下一步創造條件,至關重要的是,這種轉變包括細胞自身狀態的變化,由周圍環境的信號觸發,例如:當一層細胞在被胚胎其他部分限制在其邊緣的組織中生長時,這些細胞將被迫彎曲。突出頂端的機械力可能會被細胞表面的傳感器檢測到,進而觸發傳遞給基因的化學信號,之后基因活性被激發出來,從而改變細胞屬性,使它們的黏性更低,流動性更強,例如:為身體組織的形狀創造出新的選擇。在細胞外和細胞內發生的事件之間,以及成長胚胎整體結構形狀結構和內部成分遺傳活動之間,都有“持續對話”。

              這種豐富而微妙的對話使得我們很難預測人類細胞會長成什么形狀,與細菌不同的是,人體細胞從通用胚胎干細胞分裂生長成特殊組織的過程中,會永久地改變自己的基因活動,關閉一些基因,并開啟其他基因,這使得預測變得更加困難。一門叫做“合成形態學”的新學科試圖適應,甚至利用這種復雜性,以便利用細胞的構建能力來制造全新、非自然的多細胞結構。如果它能預測和指導結果,這項努力將很可能依賴萊文和同事部署的人工智能和其他計算資源來完成。

              生物體最吸引人的方面是整體形狀結構,但這可能是最“膚淺”的編碼。

              假設合成形態學(包括制造全新生物)的可能性并不牽強,那么由細胞組成的活體機器人能被認為是一種生物形式,盡管這些微小的細胞團并不起眼。數學生物學家稱之為“吸引子狀態(attractor states)”的青蛙細胞組裝計算解決方案,是否可形成完全不同的肉眼可見組織——類似魚一樣,或者像蠕蟲一樣?

              邦加德說:“我們希望人工智能告訴我們更多非洲爪蛙的秘密,到目前為止,通過人工智能現已發現非洲爪蛙兩個吸引人的特征,是否該物種還有更多的秘密亟待揭曉?是否還有類似于非洲爪蛙的神秘物種嗎?”

              這種觀念可能會違背我們對生命如何演變的直覺認知,但事實上,生物體最引人注目的方面——它們的整體形狀結構,實際上可能是最“膚淺”的編碼,與其說是由深層遺傳資源決定,不如說是由組裝規則在任何特定情況下碰巧發生的方式而決定。在某種意義上,蝌蚪和青蛙(更不用說活體機器人)作為非洲爪蛙基因組可行產物的存在,證明了這一假設——蝌蚪是形態上的迷你青蛙,不像嬰兒或者侏儒成年人,而是它們作為有機體以自己的方式“運行”。

              細胞形態潛能揭示了為什么人類與進化近親具有基因相似性——與黑猩猩有99%的基因重疊,與狗有84%的基因重疊,人類大部分遺傳物質似乎都是用于創造和維持人體細胞的構建能力,它們究竟構建了什么形態?從這個角度來看,要區分人類和狗的身體,只需要對支配發育的規則進行微調,當然,這些差異對于生物體所處的生態龕位的進化成功至關重要,但即便如此,形態學在生物發育研究報告中也僅是微不足道。

              確實是進化遺傳學似乎在告訴我們一些重要線索,自從7.5億年前地球最早期多細胞生物——后生動物(metazoans)出現之后,生物基因并未出現太多創新變化。基于人類基因組計劃(Human Genome Project)提供的相關數據,我們吃驚地發現人體蛋白質編碼僅與微小土壤蠕蟲秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)一樣多,秀麗隱桿線蟲體內只有2000-3000個細胞,這可能在很大程度上傷害了人類的自豪感,或許讓人們認為人類根本沒有那么特殊。這或許表明,科學家從一開始就對這些遺傳資源的用途產生錯誤觀點——它們不提供計劃,只是幫助生物創造選擇條件。

              畢竟,多細胞生命的生存方式所需的大部分基因和能力,甚至都存在于單細胞祖先物種,當時它們已擁有彼此發送信號的能力,從而實現合作行為,粘在一起,并分化成不同的細胞類型。目前,我們能在單細胞變形蟲身體上看到這種能力,例如:網柄菌(Dictyostelium discoideum)黏液,當它們承受壓力時就能組裝成多細胞體。

              特里洛和同事認為,這種多細胞行為所需的遺傳資源主要來自于基因調節機制——開啟和關閉它們,而不是來自基因自身的任何創新。他們指出,在向多細胞生物過渡的過程中,基因內容上的很多創新都植根于對現有基因家族的“修修補補”。研究人員通過對Capsaspora owczarzaki變形蟲的研究獲得該結論,這種變形蟲是進化方式最接近早期多細胞的近親物種之一,它比其他任何單細胞生物都有更多的基因參與調控功能,大部分編碼蛋白質稱為轉錄因子。特里洛發現,這些蛋白質在Capsaspora owczarzaki中控制的生物分子相互作用網絡也經常存在于動物體內,換句話說,在真正的多細胞興起之前,這些蛋白質網絡已“準備就緒”。

              YSB体育app