[科普中国]-机器人如何为克隆猪诞生“操刀”

克隆技术想必大家并不陌生，但是机器人来为一只克隆猪的诞生操刀？这真是成功引起了小编的注意。

近日，一则关于世界首例机器人操作的体细胞克隆猪诞生天津的消息振奋了人心，此项机器人微操作技术来自南开大学机器人所赵新教授领导的跨学科研究团队，据悉，该技术的关键难点在于如何最大限度地减少对细胞的伤害，而此项研究的成功应用将能够有效提高细胞后续发育率。

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不知道看了这则新闻，小伙伴们是不是有些一头雾水？所以是机器人操刀了一个克隆实验吗？那跟人类操作有啥区别？跟我们又有啥关系？下面小编就带大家来好好了解一下！

微操作机器人系统

首先，我们先来认识一下那个会微操作的机器人长啥样？

这其实是南开大学研制的“面向生物医学工程的微操作机器人系统”，是以一台倒置显微镜为主体，配置了左右两个可握持工具进行空间三自由度运动的机械臂、平面两自由度可控平台以及自动调焦系统。系统可在显微视觉引导下，由计算机控制，双臂协调地机械自动或半自动的操作。

面向生物医学的微操作机器人系统样机示意图（来源网络）

那这样的设计让机器人具有什么特点？说白了，其实就是很准很精确。

它能够控制的误差范围比人类要小得多，所以操作的精确度也比人类高得多，所以通常用于微米精度的运动——它的功能覆盖了生物医学工程的主要操作（如染色体切割，细胞转基因注射等），可在异常微小的操作空间内运动，适合于在细胞级水平上进行切割、注射、微电位测量等典型的生物医学工程操作，对生物医学研究，特别是在植物学研究，遗传工程研究，建立动、植物（包括人类）的DNA文库等高科技领域中都有十分重要的应用。

基于最小力的机器人化体细胞核移植理论数据（来源南开大学）

克隆猪仔（来源南开大学钟欣 摄）

我们都知道机器人由于是通过计算来进行操作，必然会比人类更加精准，但是此次将机器人真正运用于微生物领域，实属人类在生物探索与改造上的巨大进步。

为啥？因为它的误差小啊！打个比方，如果说人类操作的难度相当于去除葡萄核，那么机器人操作的难度大概就是去除火龙果的籽了。

据专家分析，整个实验中，手动操作后的细胞最大变形30至40微米，经过计算后的机器人操作细胞最大变形降低至10微米到15微米。这样的操作使得在细胞核移植操作过程中能够受力最小、细胞变形最小，大大降低了对细胞的伤害，从而提高了体细胞克隆技术的精确度，这下明白机器人有多厉害了吧！

微生物克隆技术

我们回到新闻的另一个主题，也就是在机器人“操刀”下“诞生”的几只克隆小猪。

这是一种体细胞克隆技术，大家熟知的克隆羊多利就是通过这种技术诞生的。当初诞生一只克隆羊有多轰动就能知道这项技术有多困难，明明在植物领域插个枝就能解决的事情，到了动物界可谓愁煞几代人。

1938年，德国实验胚胎学家H·施佩曼（1869－1941）首先提出动物克隆的设想：即从发育到后期的胚胎中取出细胞核，将其移植到一个卵子中去，使其繁殖。1952年，美国费城癌症研究所的科学家首次进行动物克隆实验，未获成功。1986年英国科学家魏拉德森首次利用细胞核移植法克隆出一只羊，以后又有人相继克隆出牛、羊、鼠、兔、猴等。

克隆动物的发展史（来源网络）

为啥克隆一只羊一只猪这么困难？因为高级动物在自然条件下一般只能进行有性繁殖，所以要使其进行无性繁殖，就必须经过一系列复杂的程序，也就是我们提到的体细胞克隆——取出一个双倍体细胞核移入一个去核的卵细胞，并在一定条件下进行核卵重组，再植入代孕母体中发育成新个体。

克隆技术示意图（来源网络）

我们可以通过上图了解体细胞克隆的基本程序，但是个中难度实在无从想象，所以当一只克隆的哺乳动物真的诞生时，总是振奋人心的，更不要说这么复杂的技术是由一个机器人操作的了，想想就很了不起啊！

当然，克隆技术一直饱受争议，因为一旦在哺乳动物界获得成功，就不可避免地会涉及人类。不过，撇开人类克隆这么复杂的伦理性问题不谈，体细胞克隆技术本身还是为我们带来了极大的经济效益的。

首先，动物体细胞克隆可以复制出的数量巨大的优良个体,因此动物克隆技术可以首先应用于畜牧业育种上；

其次，动物器官的移植技术也在逐渐成熟，这对于人类的健康发展、大众医疗等，都有着极大的促进作用；

最后，在保护珍稀动物以及家畜生产等领域，都能够用到包括体细胞克隆技术在内的诸多技术。

可见，克隆技术以造福人类为出发点和落脚点，已经在方方面面改善我们生活，而由机器人“操刀”的更加精准的未来，也必然会更加美好、更加便利。