علماء يخترعون روبوتات حية تتكاثر ذاتياً لأول مرة

علماء من جامعة فيرمونت، وجامعة تفتس، ومعهد وايس للهندسة الحيوية في جامعة هارفارد اخترعوا روبوتات حية تتكاثر ذاتياً لأول مرة. جاءت هذه الاختراع بعد اكتشاف شكل جديد من أشكال التكاثر البيولوجي.

نشرت نتائج البحث في مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم.

الروبوتات الحية الزينوبوت

الفريق هو نفس الفريق الذي بنى أول روبوتات حية “زينوبوت”، واكتشفوا أن الكائنات الحية المصممة بواسطة الكمبيوتر والمنظمة يدوياً قادرة على السباحة إلى خارج وعائها الصغير للعثور على خلايا مفردة. ثم جمعوا مئات منها معاً لتجميع “أطفال” روبوتات زينوبوت التي تصبح روبوتات زينوبوت عادية بعد بضعة أيام فقط.

يمكن للروبوتات الزينوبوت الجديدة أن تذهب وت建ف نسخاً من نفسها، وتكرر هذه العملية مرة بعد مرة.

جوشوا بونغارد، دكتوراه، هو عالم حاسوب وخبير في الروبوتات في جامعة فيرمونت. قاد البحث مع الفريق.

“مع التصميم الصحيح – سوف تتكاثر ذاتياً بشكل تلقائي،” قال بونغارد.

استوحى الفريق الإلهام من ضفدع الزينوبوس ليفيس، حيث تتطور الخلايا الجنينية إلى الجلد.

مايكل ليفين، دكتوراه، هو أستاذ الأحياء ومدير مركز الاكتشاف آلين في جامعة تفتس وزميل باحث في معهد وايس. هو أيضاً عضو هيئة تدريس في معهد وايس.

“كانوا يجلسون على خارج طفلة الضفدع، ويمنعون مسببات الأمراض ويعيدون توزيع المخاط،” قال ليفين. “لكننا نضعهم في سياق جديد. نمنحهم فرصة لإعادة تخيل متعدد الخلايا.”

دوغلاس بلاكستون، دكتوراه، هو مؤلف البحث وعالم أول في جامعة تفتس ومعهد وايس. كان مسؤولاً عن تجميع روبوتات الزينوبوت “الأبوين” وتطوير الجزء البيولوجي من الدراسة.

“لقد فكر الناس لفترة طويلة أننا قد اكتشفنا جميع الطرق التي يمكن أن تتكاثر أو تتناسل الحياة. لكن هذا شيء لم يُلاحظ من قبل،” قال بلاكستون.

“هذا أمر عميق،” استمر ليفين. “تملك هذه الخلايا جينوم ضفدع، لكنها، بعد تحريرها من أن تصبح طفلاً ضفدعاً، تستخدم ذكاءها الجماعي، ومرونتها، لفعل شيء مذهل.”

التكاثر التلقائي

أظهرت التجارب السابقة كيف يمكن تصميم روبوتات الزينوبوت لتحقيق مهام بسيطة، لكن الروبوتات الجديدة تظهر كيف يمكن للكائنات البيولوجية أن تتكاثر تلقائياً.

“لدينا جينوم الضفدع الكامل، غير المعدل، لكنه لا يعطي أي دليل على أن هذه الخلايا يمكن أن تعمل معاً على هذه المهمة الجديدة،” قال ليفين.

سام كريغمان، دكتوراه، هو مؤلف رئيسي للدراسة.

“هذه خلايا ضفدع تتكاثر بطريقة مختلفة جداً عما تفعله الضفادع. لا يوجد حيوان أو نبات معروف للعلوم يتكاثر بهذه الطريقة،” قال كريغمان.

أحد أكبر الاختراقات في هذا البحث كان إثبات التكاثر الكينماتيكي، الذي لم يلاحظ من قبل على مستوى الخلايا أو الكائنات الحية.

نظرًا لأن هذا مجال جديد تماماً في مجال الروبوتات، فإن الفريق يستجيب للمخاطر المرتبطة بتكنولوجيا كهذه.

“نحن نعمل على فهم هذه الخاصية: التكاثر. العالم والتكنولوجيا يتغيران بسرعة. من المهم، للمجتمع ككل، أن ندرس ونفهم كيف يعمل هذا. (الروبوتات) ليست ما ي让我 أستيقظ في الليل. ما يعرضنا للخطر هو الجائحة القادمة؛ التلف السريع للنظام البيئي بسبب التلوث؛ التهديدات المتزايدة من تغير المناخ. هذا نظام مثالي لدراسة الأنظمة التي تتكاثر ذاتياً. لدينا التزام أخلاقي لفهم الظروف التي يمكننا التحكم فيها، وتوجيهها، وإخمادها، أو phóngها.”

الروبوتات الحية يتم الاحتفاظ بها بالكامل في مختبر، ويمكن إخمادها بسهولة، وتخضع لمراجعة خبراء الأخلاقيات الفيدرالية، والولائية، والمؤسسية.

يرى الفريق العديد من التطبيقات المحتملة لتكنولوجيا كهذه، بما في ذلك الطب التجديدي.

“إذا كنا نعرف كيف ن告诉 مجموعات الخلايا ما نريد منها، في النهاية، هذا هو الطب التجديدي — هذا هو الحل لالإصابات الطارئة، والعيوب الخلقية، والسرطان، والشيخوخة،” قال ليفين. “جميع هذه المشاكل المختلفة موجودة لأننا لا نعرف كيف نتنبأ ونسيطر على ما سوف تبنيه مجموعات الخلايا. روبوتات الزينوبوت هي منصة جديدة لتعليمنا.”