活體生物機械人面世 惹道德憂慮 生物細胞組成 有望作醫療用途

活體生物機械人面世 惹道德憂慮
生物細胞組成 有望作醫療用途

    美國科學家利用超級電腦設計藍圖，製作出全球首個完全使用生物DNA製作的可編程活體「生物機械人」。這種「機械人」其實是由生物細胞組成的「生物機器」，而非一般人認知中有齒輪和機械臂的機械人，看上去更像一塊能移動的肉團，能按不同活動目的改變組合，甚至能自我修復及完全分解，有望作醫療等用途，並助了解生物細胞結構的運作機制。專家承認生物機器或衍生道德爭議，需公眾與政府討論如何監管。

    名為Xenobot的生物機器由佛蒙特大學及塔夫茨大學的生物學家共同研發，獲美國國防高等研究計劃署(DARPA)機器學習計劃資助。研究團隊以超級電腦的「進化演算法」(evolutionary algorithms)，運用500至1000個皮膚及心臟細胞隨機組合出不同的立體構造，再模擬其活動狀態，憑藉移動距離等指標，挑選出表現最好的設計加以改造發展，最終團隊得出一系列設計藍圖，並在實驗室內以非洲爪蟾(Xenopus laevis)的心臟及皮膚幹細胞按藍圖組合，製作出生物機器。

    這些生物機器長度短於1毫米。由於心臟細胞能自主收縮及擴張，能夠如迷你引擎般驅動生物機器，讓它們在水中沿直線移動、繞圈，或是和其他機器一同活動，直至細胞內的脂肪、蛋白質等能源耗盡而死亡，估計在不添加額外養分下，機器可「存活」7至10天左右，而在富營養的環境中更可生存數星期。其中最成功的設計包括一款能以兩條長在「胸口」的粗腿推進的機器，另一款中央則有小口袋，可攜物到處移動。

完成任務後能完全分解

    以生物組織製作的機器受損時能自行治癒傷口，其中一個機械人即使被切成兩半後也能復元並繼續活動，而任務完成後機器可完全分解，就像自然生物死後腐化一樣，對環境較安全。

    另外，生物機器的構成細胞已成熟分化，不能繁殖或演變成其他形態。

    帶領研究的塔夫茨大學再生及發展生物學中心主任萊文(Michael Levin)稱，研究旨在了解生物結構如何形成，形容生物機器是「全新的生命形態」，「它們是活生生的可編程生物(programmable organism)」。萊文指未來研究將擴大其結構規模，甚至可利用相關技術，以血管細胞、感知細胞等，組成人造眼等不同的立體生物構造，解決先天缺陷或重建老化器官等健康需求。

可清理海洋垃圾清除血管壁廢物

    生物機器不是傳統意義上的生物或機械人，發展潛力甚大，例如可能用於清理海洋塑膠垃圾或放射性物質、將藥物運送至人體內特定位置，或是清除血管壁上積聚的廢物等。參與研究的佛蒙特大學博士生克里格斯曼(Sam Kriegman)承認，生物機器可能觸發道德爭議，特別是未來的生物機器或有神經系統以至特定的認知能力，認為應讓公眾討論如何規管，但相信短期內生物機器難成人類的威脅。研究報告刊於《美國國家科學院院刊》(PNAS)