Ce se întâmplă când luați celule din embrioni de broască și le creșteți în noi organisme care au fost „evoluate” prin algoritmi? Obțineți ceva ce cercetătorii numesc prima „mașină vie” din lume.
Deși celulele stem originale proveneau de la broaște - broaște cu gheare africane, Xenopus laevis - acești așa-numiți xenoboti nu seamănă cu niciun fel de amfibieni cunoscuți. Micii blobi măsoară doar 0,04 inci (1 milimetru) lățime și sunt făcuți din țesut viu pe care biologii l-au asamblat în corpuri proiectate de modele de computer, potrivit unui nou studiu.
Aceste organisme mobile se pot mișca independent și colectiv, pot să-și vindece rănile și să supraviețuiască săptămâni întregi, și ar putea fi utilizate pentru a transporta medicamente în corpul unui pacient, au raportat recent oamenii de știință.
"Nu sunt nici un robot tradițional și nici o specie de animale cunoscute", a declarat co-autorul studiului Joshua Bongard, un informatician și expert în robotică la Universitatea din Vermont, a declarat într-un comunicat. „Este o nouă clasă de artefacte: un organism viu, programabil.”
Algoritmii au modelat evoluția xenobotilor. Acestea au crescut din celule stem din piele și inimă în grupuri de țesuturi de câteva sute de celule care s-au mișcat în impulsuri generate de țesutul muscular, a declarat autorul studiului principal Sam Kriegman, candidat la doctorat care studiază robotica evolutivă în Departamentul de Informatică al Universității Vermont, din Burlington .
"Nu există control extern de la o telecomandă sau o bioelectricitate. Acesta este un agent autonom - este aproape ca o jucărie lichidată", a spus Kriegman pentru Live Science.
Biologii au alimentat constrângerile computerizate pentru xenobotii autonomi, cum ar fi puterea musculară maximă a țesuturilor lor și modul în care acestea s-ar putea deplasa printr-un mediu apos. Apoi, algoritmul a produs generații de organisme minuscule. Bots cu cele mai bune performanțe s-ar „reproduce” în interiorul algoritmului. Și la fel cum evoluția funcționează în lumea naturală, formele cele mai puțin reușite ar fi șterse de programul de calculator.
"În cele din urmă, a fost capabil să ne ofere modele care erau de fapt transferabile pentru celulele reale. Acesta a fost un progres", a spus Kriegman.
Autorii studiului au adus apoi viață acestor proiecte, împărțind celulele stem pentru a forma forme 3D cu motor, proiectate de algoritmul de evoluție. Celulele pielii au ținut xenobotele împreună, iar bătăile țesutului cardiac în anumite părți ale „corpurilor” lor au propulsat „roboții prin apă într-o farfurie Petri zile întregi, și chiar săptămâni întregi, fără a avea nevoie de nutrienți suplimentari, potrivit studiului . Kriegman a spus că „roboții au putut chiar repara daune semnificative.
"Am tăiat robotul viu aproape la jumătate, iar celulele sale automat i-au ferit corpul înapoi", a spus el.
„Ne putem imagina multe aplicații utile ale acestor roboți vii, pe care alte mașini nu le pot face”, a declarat co-autorul studiului Michael Levin, director al Centrului pentru Biologie Regenerativă și Dezvoltată de la Universitatea Tufts din Massachusetts. Acestea ar putea include direcționarea deversărilor toxice sau contaminarea radioactivă, colectarea de microplastice marine sau chiar săparea plăcii din arterele umane, a spus Levin într-un comunicat.
Creațiile care estompează linia dintre roboți și organismele vii sunt subiecte populare în ficțiunea științifică; gândește-te la mașinile ucigașe din filmele „Terminator” sau la replicantele din lumea „Blade Runner”. Levin a spus Levin, perspectiva așa-numitelor roboți vii - și utilizarea tehnologiei pentru a crea organisme vii - ridică în mod inteligent îngrijorarea pentru unii.
- Teama nu este nejustificată, spuse Levin. „Când vom începe să ne încurcăm cu sisteme complexe pe care nu le înțelegem, vom avea consecințe nedorite”.
Cu toate acestea, construirea pe forme organice simple precum xenobotii ar putea duce, de asemenea, la descoperiri benefice, a adăugat el.
„Dacă umanitatea va supraviețui în viitor, trebuie să înțelegem mai bine cum proprietățile complexe, cumva, ies din reguli simple”, a spus Levin.
Rezultatele au fost publicate online 13 ianuarie în revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
