Vědci vytvořili první samo-replikující se, živé roboty

Vědci z University of Vermont, Tufts University a Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering na Harvard University vytvořili první samo-replikující se, živé roboty. Toto vynález následovalo po objevu nové formy biologické reprodukce.

Výsledky výzkumu byly publikovány v Proceedings of the National Academy of Sciences.

Živé Xenoboty

Tým je stejný, který vytvořil první živé „Xenoboty“, a objevili, že počítačově navržené a ručně sestavené organismy jsou schopné plavat ven do své malé misky, aby našli jednotlivé buňky. Poté shromáždí stovky z nich, aby sestavili „dětské“ Xenoboty, které se stanou pravidelnými Xenoboty po několika dnech.

Nové Xenoboty mohou poté jít a postavit kopie sami sebe, opakující tento proces znovu a znovu.

Joshua Bongard, Ph.D., je počítačový vědec a odborník na robotiku na University of Vermont. Vede výzkum.

“S správným designem – budou se spontánně samo-replikovat,” řekl Bongard.

Tým čerpal inspiraci z Xenopus laevis žáby, ve které embryonální buňky se vyvinou do kůže.

Michael Levin, Ph.D., je profesor biologie a ředitel Allen Discovery Center na Tufts University a spolueditor nového výzkumu. Je také členem fakulty na Wyss Institute.

“Byly by seděly na vnějšku pulce, držely patogeny a redistribuovaly hlen,” řekl Levin. “Ale my je dáváme do nového kontextu. Dáváme jim šanci重新 tưởng tượng jejich multicelulárnost.”

Douglas Blackiston, Ph.D., je spoluautor výzkumu a senior vědec na Tufts University a Wyss Institute. Byl zodpovědný za sestavení Xenobot „rodičů“ a vývoj biologické části studie.

“Lidé si mysleli po dlouhou dobu, že jsme vyřešili všechny způsoby, jak život může reprodukovat nebo replikovat. Ale tohle je něco, co nebylo pozorováno dříve,” řekl Blackiston.

“To je hluboké,” pokračoval Levin. “Tyto buňky mají genom žáby, ale, osvobozené od toho, aby se staly pulci, používají svou kolektivní inteligenci, plasticitu, aby udělaly něco úžasného.”

Spontánní replikace

Předchozí experimenty prokázaly, jak Xenoboty mohou být navrženy pro jednoduché úkoly, ale nové ukazují, jak biologické objekty mohou spontánně replikovat.

“Máme plný, nezměněný genom žáby, ale nedává žádnou nápovědu, že tyto buňky mohou pracovat společně na tomto novém úkolu,” řekl Levin.

Sam Kriegman, Ph.D., je hlavní autor studie.

“Tyto jsou buňky žáby replikující se způsobem, který je velmi odlišný od toho, jak žáby dělají. Žádný známý živočich nebo rostlina se nebereplikuje tímto způsobem,” řekl Kriegman.

Jednou z největších průlomů v tomto výzkumu byla demonstrace kinematické replikace, která nebyla pozorována na úrovni celých buněk nebo organismů.

Pоскольку se jedná o zcela nové území v oblasti robotiky, tým reaguje na rizika spojená s touto technologií.

“Pracujeme na pochopení této vlastnosti: replikace. Svět a technologie se rychle mění. Je důležité, pro celou společnost, že studujeme a chápeme, jak tohle funguje,” řekl Bongard. “(Roboti) nejsou tím, co mě budí v noci. Co představuje riziko, je další pandemie; zrychlené poškozování ekosystémů znečištěním; intenzivnější hrozby ze změny klimatu. To je ideální systém, ve kterém můžeme studovat samo-replikující se systémy. Máme morální imperativ pochopit podmínky, za kterých můžeme kontrolovat, směrovat, hasit, přehánět.”

Živé roboty jsou zcela uchovány v laboratoři, mohou být snadno zničeny a jsou prověřeny federálními, státními a institucionálními etickými odborníky.

Tým vidí mnoho potenciálních aplikací pro takovou technologii, včetně regenerativní medicíny.

“Pokud bychom věděli, jak říkat kolekcím buněk, aby dělaly to, co chceme, aby dělaly, nakonec, to je regenerativní medicína – to je řešení traumatického poškození, vrozených vad, rakoviny a stárnutí,” řekl Levin. “Všechny tyto různé problémy jsou zde, protože nevíme, jak předpovědět a kontrolovat, které skupiny buněk budou stavět. Xenoboty jsou novou platformou pro učení nás.”