機器人是怎麼為克隆豬的誕生「操刀」的？

出品：科普

製作：山夕團隊 黨以凡

監製：科學院計算機網路信息中心

克隆技術想必大家並不陌生，但是機器人來為一隻克隆豬的誕生操刀？這真是成功引起了小編的注意。

近日，一則關於世界首例機器人操作的體細胞克隆豬誕生天津的消息振奮了人心，此項機器人微操作技術來自南開大學機器人所趙新教授領導的跨學科研究團隊，據悉，該技術的關鍵難點在於如何最大限度地減少對細胞的傷害，而此項研究的成功應用將能夠有效提高細胞後續發育率。

圖片來源網路

不知道看了這則新聞，小夥伴們是不是有些一頭霧水？所以是機器人操刀了一個克隆實驗嗎？那跟人類操作有啥區別？跟我們又有啥關係？下面小編就帶大家來好好了解一下！

微操作機器人系統

首先，我們先來認識一下那個會微操作的機器人長啥樣？

這其實是南開大學研製的「面向生物醫學工程的微操作機器人系統」，是以一台倒置顯微鏡為主體，配置了左右兩個可握持工具進行空間三自由度運動的機械臂、平面兩自由度可控平台以及自動調焦系統。系統可在顯微視覺引導下，由計算機控制，雙臂協調地機械自動或半自動的操作。

面向生物醫學的微操作機器人系統樣機示意圖（來源網路）

那這樣的設計讓機器人具有什麼特點？說白了，其實就是很准很精確。

它能夠控制的誤差範圍比人類要小得多，所以操作的精確度也比人類高得多，所以通常用於微米精度的運動——它的功能覆蓋了生物醫學工程的主要操作（如染色體切割，細胞轉基因注射等），可在異常微小的操作空間內運動，適合於在細胞級水平上進行切割、注射、微電位測量等典型的生物醫學工程操作，對生物醫學研究，特別是在植物學研究，遺傳工程研究，建立動、植物（包括人類）的DNA文庫等高科技領域中都有十分重要的應用。

基於最小力的機器人化體細胞核移植理論數據（來源南開大學）

克隆豬仔（來源南開大學 鍾欣 攝）

我們都知道機器人由於是通過計算來進行操作，必然會比人類更加精準，但是此次將機器人真正運用於微生物領域，實屬人類在生物探索與改造上的巨大進步。

為啥？因為它的誤差小啊！打個比方，如果說人類操作的難度相當於去除葡萄核，那麼機器人操作的難度大概就是去除火龍果的籽了。

據專家分析，整個實驗中，手動操作后的細胞最大變形30至40微米，經過計算后的機器人操作細胞最大變形降低至10微米到15微米。這樣的操作使得在細胞核移植操作過程中能夠受力最小、細胞變形最小，大大降低了對細胞的傷害，從而提高了體細胞克隆技術的精確度，這下明白機器人有多厲害了吧！

微生物克隆技術

我們回到新聞的另一個主題，也就是在機器人「操刀」下「誕生」的幾隻克隆小豬。

這是一種體細胞克隆技術，大家熟知的克隆羊多利就是通過這種技術誕生的。當初誕生一隻克隆羊有多轟動就能知道這項技術有多困難，明明在植物領域插個枝就能解決的事情，到了動物界可謂愁煞幾代人。

1938年，德國實驗胚胎學家H·施佩曼（1869－1941）首先提出動物克隆的設想：即從發育到後期的胚胎中取出細胞核，將其移植到一個卵子中去，使其繁殖。1952年，美國費城癌症研究所的科學家首次進行動物克隆實驗，未獲成功。1986年英國科學家魏拉德森首次利用細胞核移植法克隆出一隻羊，以後又有人相繼克隆出牛、羊、鼠、兔、猴等。

克隆動物的發展史（來源網路）

為啥克隆一隻羊一隻豬這麼困難？因為高級動物在自然條件下一般只能進行有性繁殖，所以要使其進行無性繁殖，就必須經過一系列複雜的程序，也就是我們提到的體細胞克隆——取出一個雙倍體細胞核移入一個去核的卵細胞，並在一定條件下進行核卵重組，再植入代孕母體中發育成新個體。

克隆技術示意圖（來源網路）

我們可以通過上圖了解體細胞克隆的基本程序，但是個中難度實在無從想象，所以當一隻克隆的哺乳動物真的誕生時，總是振奮人心的，更不要說這麼複雜的技術是由一個機器人操作的了，想想就很了不起啊！

當然，克隆技術一直飽受爭議，因為一旦在哺乳動物界獲得成功，就不可避免地會涉及人類。不過，撇開人類克隆這麼複雜的倫理性問題不談，體細胞克隆技術本身還是為我們帶來了極大的經濟效益的。

首先，動物體細胞克隆可以複製出的數量巨大的優良個體,因此動物克隆技術可以首先應用於畜牧業育種上；

其次，動物器官的移植技術也在逐漸成熟，這對於人類的健康發展、大眾醫療等，都有著極大的促進作用；

最後，在保護珍稀動物以及家畜生產等領域，都能夠用到包括體細胞克隆技術在內的諸多技術。

可見，克隆技術以造福人類為出發點和落腳點，已經在方方面面改善我們生活，而由機器人「操刀」的更加精準的未來，也必然會更加美好、更加便利。

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