Що відбувається, коли ви берете клітини з ембріонів жаби та вирощуєте їх у нові організми, які «еволюціонували» за алгоритмами? Ви отримуєте щось, що дослідники називають першою у світі "живою машиною".
Хоча оригінальні стовбурові клітини походили від жаб - африканська колюча жаба, Xenopus laevis - ці так звані ксеноботи не схожі на жодні відомі земноводні. Згідно з новим дослідженням, крихітні краплинки мають ширину всього 0,04 дюйма (1 міліметр) і виготовлені з живої тканини, яку біологи зібрали в тіла, розроблені за комп'ютерними моделями.
Ці рухливі організми можуть рухатися незалежно та спільно, можуть самостійно загоювати рани та виживати протягом тижнів, і потенційно вони можуть бути використані для транспортування ліків всередині організму пацієнта, нещодавно повідомили вчені.
"Вони не є ні традиційним роботом, ні відомим видом тварин", - йдеться у повідомленні співавтора дослідження Джошуа Бонгара, фахівця з інформатики та робототехніки з університету Вермонт. "Це новий клас артефакту: живий, програмований організм".
Алгоритми формували еволюцію ксеноботів. Вони виросли зі шкірних та серцевих стовбурових клітин у тканинні скупчення декількох сотень клітин, що рухалися імпульсами, генерованими тканинами серцевої м’язи, - сказав головний автор дослідження Сем Крігман, докторський кандидат, що вивчає еволюційну робототехніку в університеті Вермонтського відділу комп'ютерних наук у Берлінгтоні .
"Немає зовнішнього керування за допомогою пульта чи біоелектрики. Це автономний агент - це майже як іграшка для намотування", - сказав Крігман Live Science.
Біологи годували комп’ютерними обмеженнями для автономних ксеноботів, таких як максимальна м’язова сила їх тканин та те, як вони могли переміщатися через водянисті середовища. Потім алгоритм виробляв покоління крихітних організмів. Найкращі боти "відтворювали" всередині алгоритму. І так само, як еволюція працює в природному світі, найменш вдалі форми будуть видалені комп'ютерною програмою.
"Врешті-решт, він зміг дати нам конструкції, які насправді можна було передати справжнім осередкам. Це був прорив", - сказав Крігман.
Тоді автори дослідження оживили ці конструкції, з’єднуючи стовбурові клітини разом, щоб утворити тривимірні 3D форми, розроблені алгоритмом еволюції. Клітини шкіри утримували ксеноботи разом, і побиття серцевої тканини в конкретних частинах їх "тіл" просувало "ботів" водою в чашці Петрі цілими днями і навіть тижнями, не потребуючи додаткових поживних речовин, згідно з дослідженням . "Боти навіть змогли відремонтувати значні збитки", - сказав Крігман.
"Ми розрізали живого робота майже навпіл, і його клітини автоматично застебнули його тіло назад", - сказав він.
"Ми можемо уявити собі багато корисних застосувань цих живих роботів, які інші машини не можуть зробити", - сказав співавтор дослідження Майкл Левін, директор Центру регенеративної та розвитку біології Університету Тафтс в штаті Массачусетс. Вони можуть включати націлювання на токсичні розливи або радіоактивне забруднення, збирання морської мікропластики або навіть розкопування нальоту з людських артерій, сказав Левін у заяві.
Творіння, що розмивають межу між роботами та живими організмами, є популярними предметами в науковій фантастиці; подумайте про машини вбивць у фільмах «Термінатор» або про реплікантів зі світу «Біг-ледаря». Перспектива так званих живих роботів - і використання технологій для створення живих організмів - зрозуміло викликає занепокоєння у деяких, сказав Левін.
"Цей страх не безпідставний", - сказав Левін. "Коли ми починаємо возитися зі складними системами, які ми не розуміємо, ми отримаємо ненавмисні наслідки".
Тим не менш, побудова на простих органічних формах, таких як ксеноботи, також може призвести до корисних відкриттів, додав він.
"Якщо людство виживе в майбутньому, нам потрібно краще зрозуміти, наскільки складні властивості якимось чином випливають із простих правил", - сказав Левін.
Ці результати були опубліковані в Інтернеті 13 січня в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
