Kaj se zgodi, če vzamete celice iz žabjih zarodkov in jih gojite v nove organizme, ki so jih "razvili" z algoritmi? Dobite nekaj, kar raziskovalci imenujejo prvi "živi stroj" na svetu.
Čeprav so prvotne matične celice prišle iz žab - afriška krempasta žaba, Xenopus laevis - ti tako imenovani ksenoboti ne spominjajo na znane dvoživke. Majhne drobtine merijo le 0,04 palca (1 milimeter) in so narejene iz živega tkiva, ki so ga biologi sestavili v telesa, ki jih oblikujejo računalniški modeli, kaže nova študija.
Ti mobilni organizmi se lahko premikajo neodvisno in skupaj, lahko samocelijo rane in preživijo tedne naenkrat, potencialno pa bi jih lahko uporabili za prevoz zdravil v bolnikovem telesu, so nedavno poročali znanstveniki.
"Niso niti tradicionalen robot niti znana vrsta živali," je v izjavi povedal soavtor študije Joshua Bongard, računalničar in strokovnjak za robotiko na Univerzi v Vermontu. "Gre za nov razred artefaktov: živ, programirljiv organizem."
Algoritmi so oblikovali evolucijo ksenobotov. Iz matičnih celic kože in srca so zrasli v tkivne gruče nekaj sto celic, ki so se gibale v impulzih, ki jih ustvarja srčno mišično tkivo, je povedal vodilni avtor študije Sam Kriegman, doktorski kandidat, ki je študiral evolucijsko robotiko na oddelku za računalništvo Univerze v Vermontu v Burlingtonu .
"Zunanjega nadzora z daljinskega upravljalnika ali bioelektričnosti ni. To je avtonomno sredstvo - skoraj kot igračka za navijanje," je Kriegman povedal Live Science.
Biologi so hranili računalniške omejitve za avtonomne ksenobote, na primer največjo mišično moč njihovih tkiv in kako se lahko premikajo skozi vodno okolje. Nato je algoritem ustvaril generacije drobnih organizmov. Najbolje uspešni roboti bi se "razmnožili" znotraj algoritma. In tako kot evolucija deluje v naravnem svetu, bi računalniški program izbrisal tudi najmanj uspešne obrazce.
"Sčasoma nam je lahko dal modele, ki so bili dejansko prenosljivi na prave celice. To je bil preboj," je dejal Kriegman.
Avtorji študije so nato oživili te modele in združili matične celice, da bi oblikovali samostojne 3D oblike, zasnovane z algoritmom evolucije. Kožne celice so združile ksenobote in utripa srčnega tkiva v določenih delih njihovih "teles" je ptičke skozi vodo poganjala v vodi v petrijevi posodi več dni in celo tednov, ne da bi potrebovali dodatna hranila, navaja študija . "Boti so celo uspeli popraviti znatno škodo, je dejal Kriegman.
"Živega robota smo rezali skoraj na pol, njegove celice pa so njegovo telo samodejno zadrgale nazaj," je dejal.
"Lahko si predstavljamo veliko uporabnih aplikacij teh živih robotov, ki jih drugi stroji ne zmorejo," je dejal soavtor študije Michael Levin, direktor Centra za regenerativno in razvojno biologijo na univerzi Tufts v Massachusettsu. Te lahko vključujejo ciljanje na strupene razlite ali radioaktivno onesnaženje, zbiranje morske mikroplastike ali celo izkopavanje plošč iz človeških arterij, je dejal Levin.
Stvari, ki zabrišejo črto med roboti in živimi organizmi, so priljubljena tema znanstvene fantastike; pomislite na morilske stroje v filmih "Terminator" ali na replikante iz sveta "Blade Runner." Možnost tako imenovanih živih robotov - in uporaba tehnologije za ustvarjanje živih organizmov - pri nekaterih razumljivo vzbuja zaskrbljenost, je dejal Levin.
"Ta strah ni nerazumen," je dejal Levin. "Ko se začnemo zapletati v zapletene sisteme, ki jih ne razumemo, bomo imeli nenamerne posledice."
Kljub temu pa bi lahko gradnja na preprostih organskih oblikah, kot so ksenoboti, vodila tudi do koristnih odkritij.
"Če bo človeštvo preživelo v prihodnosti, moramo bolje razumeti, kako kompleksne lastnosti nekako izhajajo iz preprostih pravil," je dejal Levin.
Ugotovitve so bile objavljene na spletu 13. januarja v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences.
