Tutkijat luovat ensimmäiset itsestään lisääntyvät, elävät robotit

Vermontin yliopiston, Tufts Universityn ja Harvardin yliopiston Wyss-instituutin biologisesti inspiroidun tekniikan tutkijat ovat luoneet ensimmäiset itsestään lisääntyvät elävät robotit. Luominen seurasi uuden biologisen lisääntymisen muodon löytymistä.

Tutkimuksen tulokset julkaistiin National Academy of Sciencesin julkaisussa.

Elävät Xenobotit

Tutkijaryhmä on sama, joka rakensi ensimmäiset elävät “Xenobotit”, ja he löysivät, että tietokoneella suunnitellut ja käsin kokoitetut organisaatiot pystyvät uimaan ulos pieniin astioihin etsimään yksittäisiä soluja. He keräävät satoja niitä yhteen “vauva”-Xenoboteiksi, jotka muuttuvat normaaleiksi Xenoboteiksi vain muutamassa päivässä.

Uudet Xenobotit voivat sitten mennä ja rakentaa kopioita itsestään, toistamalla tämän prosessin toistuvasti.

Joshua Bongard, Ph.D., on tietokoneiden ja robotiikan asiantuntija Vermontin yliopistossa. Hän johti tutkimusta.

“Oikean suunnittelun avulla – ne voivat itsestään lisääntyä”, Bongard sanoi.

Tutkijaryhmä sai inspiraation Xenopus laevis-sammakosta, jossa embryonaaliset solut kehittyvät ihoksi.

Michael Levin, Ph.D., on biologian professori ja Allen Discovery Centerin johtaja Tufts Universityssä ja uuden tutkimuksen johtaja. Hän on myös Wyss-instituutin apulaisjohtaja.

“Ne olisivat istuvia sammakon ulkopuolella, pitäen loisia pois ja jakautumassa limaa”, Levin sanoi. “Mutta me annamme heille mahdollisuuden uudelleen kokea heidän monisoluisuutensa.”

Douglas Blackiston, Ph.D., on tutkimuksen tekijä ja vanhempi tutkija Tufts Universityssä ja Wyss-instituutissa. Hän oli vastuussa Xenobot-“vanhempien” kokoamisesta ja biologisen osan kehittämisestä.

“Ihmiset ovat ajatelleet pitkään, että olemme ratkaissut kaikki elämän lisääntymisen tai replikoinnin tavat. Mutta tämä on jotain, mitä ei ole aiemmin havaittu”, Blackiston sanoi.

“Tämä on syvä”, Levin jatkoi. “Nämä solut ovat sammakon genomi, mutta vapautuneina kehittymästä sammakko-oluiksi, ne käyttävät yhteistä älykkyyttään, joustavuutta, tekemään jotain hämmästyttävää.”

Spontaani Replikointi

Aikaisemmat kokeet osoittivat, miten Xenobotit voivat olla suunniteltu suorittamaan yksinkertaisia tehtäviä, mutta uudet osoittavat, miten biologiset objektit voivat spontaanisti replikoida itsensä.

“Meillä on täysi, muuttumaton sammakon genomi, mutta se ei anna vihjeitä siitä, että nämä solut voivat työskennellä yhdessä tämän uuden tehtävän parissa”, Levin sanoi.

Sam Kriegman, Ph.D., on tutkimuksen pääkirjoittaja.

“Nämä ovat sammakon soluja, jotka replikoivat itsensä tavalla, joka on erilainen kuin miten sammakot tekevät sen. Mikään eläin tai kasvi, joka tunnetaan tieteelle, ei replikoi itsensä tämän tavoin”, Kriegman sanoi.

Yksi suurimmista läpimurroista tässä tutkimuksessa oli kinemaattisen replikoinnin osoittaminen, jota ei ole aiemmin havaittu koko solujen tai organismien tasolla.

Koska tämä on täysin uusi alue robotiikan alalla, tutkijaryhmä vastaa teknologian liittyvään riskiin.

“Me työskentelemme ymmärtääksemme tämän ominaisuuden: replikoinnin. Maailma ja teknologia kehittyvät nopeasti. On tärkeää, koko yhteiskunnalle, että opimme ja ymmärrämme, miten tämä toimii”, Bongard sanoi. “(Robotit) eivät ole se, mikä pitää minua hereillä yöllä. Se, mikä esittää riskiä, on seuraava pandemia; kiihtyvä ympäristövahinko saastumisen vuoksi; ilmastonmuutoksen lisääntyvät uhkat. Tämä on ihanteellinen järjestelmä, jossa voimme tutkia itsestään lisääntyviä järjestelmiä. Meillä on moraalinen velvollisuus ymmärtää olosuhteita, joiden alla voimme hallita sitä, ohjata sitä, sammuttaa sitä, korostaa sitä.”

Elävät robotit pidetään täysin laboratoriossa, ne voidaan sammuttaa helposti, ja ne on tarkastettu liittovaltion, osavaltion ja institutionaalisten eettisten asiantuntijoiden toimesta.

Tutkijaryhmä näkee monia mahdollisia sovelluksia tällaiselle teknologialle, mukaan lukien regeneratiivinen lääketiede.

“Jos tietäisimme, miten kertoa soluryhmille, mitä haluamme heidän tekevän, lopulta se on regeneratiivinen lääketiede – se on ratkaisu traumatisille vammoille, syntymävirheille, syöville ja vanhenemiselle”, Levin sanoi. “Nämä erilaiset ongelmat ovat täällä, koska emme tiedä, miten ennustaa ja hallita, mitkä soluryhmät rakentavat. Xenobotit ovat uusi alusta opettamaan meitä.”