Co se stane, když berete buňky z žabích embryí a pěstujete je na nové organismy, které byly algoritmy vyvinuty? Získáte něco, co vědci nazývají prvním „živým strojem“ na světě.
Ačkoli původní kmenové buňky pocházely z žab - africké drápy, Xenopus laevis - tyto tzv. xenoboty se nepodobají známým obojživelníkům. Drobné kuličky měří pouze 0,04 palce (1 milimetr) široké a jsou vyrobeny z živé tkáně, kterou biologové shromáždili do těl navržených počítačovými modely, podle nové studie.
Tyto mobilní organismy se mohou pohybovat nezávisle a kolektivně, samy se hojit rány a přežít celé týdny, a potenciálně by mohly být použity k přepravě léčiv uvnitř těla pacienta, vědci nedávno informovali.
„Nejedná se ani o tradičního robota, ani o známý druh zvířat,“ uvedl ve svém sdělení spoluautor studie Joshua Bongard, počítačový vědec a odborník na robotiku na univerzitě ve Vermontu. "Je to nová třída artefaktu: živý, programovatelný organismus."
Algoritmy formovaly vývoj xenobotů. Vyrostli z kmenových buněk kůže a srdce do tkáňových shluků několika stovek buněk, které se pohybovaly v pulsech generovaných tkání srdečního svalu. .
"Neexistuje žádná externí kontrola z dálkového ovládání nebo bioelektriky. Je to autonomní agent - je to skoro jako hračka na navíjení," řekl Kriegman Live Science.
Biologové krmili počítačová omezení pro autonomní xenoboty, jako je maximální svalová síla jejich tkání a jak se mohou pohybovat ve vodnatém prostředí. Poté algoritmus vytvořil generace malých organismů. Nejvýkonnější roboti by se v algoritmu „reprodukovali“. A stejně jako evoluce funguje v přirozeném světě, počítačový program by odstranil nejméně úspěšné formy.
„Nakonec se nám podařilo poskytnout návrhy, které by byly skutečně přenosné do skutečných buněk. To byl průlom,“ řekl Kriegman.
Autoři studie pak tyto návrhy oživili a spojili kmenové buňky dohromady, aby vytvořili 3D tvary s vlastním pohonem vytvořené evolučním algoritmem. Kožní buňky držely xenoboty pohromadě a bití srdeční tkáně v určitých částech jejich „těl“ pohánělo „roboty“ vodou v petriho misce několik dní a dokonce i týdnů v úseku bez potřeby dalších živin, podle studie. . „Roboti dokázali opravit značné škody,“ řekl Kriegman.
"Živého robota jsme snížili téměř na polovinu a jeho buňky automaticky zabalily jeho tělo zpět," řekl.
„Dokážeme si představit mnoho užitečných aplikací těchto živých robotů, které jiné stroje nedokážou,“ řekl spoluautor studie Michael Levin, ředitel Centra pro regenerativní a vývojovou biologii na Tuftsově univerzitě v Massachusetts. Mezi ně může patřit cílení na toxické úniky nebo radioaktivní kontaminaci, sběr mořských mikroplastik nebo dokonce vykopání plaku z lidských tepen, uvedl Levin ve svém prohlášení.
Tvorby, které rozmazávají hranici mezi roboty a živými organismy, jsou populárními předměty ve sci-fi; pomyslete na zabijácké stroje ve filmech „Terminátor“ nebo na replikátory ze světa „Blade Runner“. Vyhlídka na tzv. Živé roboty - a použití technologie k vytvoření živých organismů - pochopitelně vzbuzuje u některých obavy, řekl Levin.
„Ten strach není nepřiměřený,“ řekl Levin. "Když začneme pohrávat se složitými systémy, kterým nerozumíme, dostaneme nezamýšlené důsledky."
Nicméně stavba na jednoduchých organických formách, jako jsou xenoboty, může také vést k prospěšným objevům, dodal.
"Pokud má lidstvo přežít do budoucnosti, musíme lépe porozumět tomu, jak složité vlastnosti se nějak vynoří z jednoduchých pravidel," řekl Levin.
Výsledky byly publikovány online 13. ledna v časopise Sborník Národní akademie věd.
