นักวิทยาศาสตร์สร้างหุ่นยนต์แบบอัตโนมัติและสามารถสืบพันธุ์ได้เป็นครั้งแรก

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์, มหาวิทยาลัยทัฟตส์, และสถาบันวิศวกรรมชีวภาพฮาร์วาร์ดได้สร้างหุ่นยนต์ที่สามารถสืบพันธุ์ได้เป็นครั้งแรก

ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ใน Proceedings of the National Academy of Sciences

หุ่นยนต์ Xenobots ที่มีชีวิต

ทีมนักวิจัยเป็นทีมเดียวกับที่สร้างหุ่นยนต์ Xenobots ที่มีชีวิตเป็นครั้งแรก และพบว่าหุ่นยนต์ที่ออกแบบโดยคอมพิวเตอร์และประกอบด้วยมือสามารถว่ายน้ำออกไปในจานเล็กๆ เพื่อค้นหเซลล์เดี่ยวๆ แล้วรวบรวมเซลล์หลายร้อยเซลล์เข้าด้วยกันเพื่อสร้าง “ลูก” Xenobots ที่จะกลายเป็น Xenobots ปกติหลังจากเพียงไม่กี่วัน

หุ่นยนต์ Xenobots ใหม่เหล่านี้สามารถออกไปและสร้างสำเนาของตัวเองได้ โดยทำซ้ำกระบวนการนี้หลายๆ ครั้ง

Joshua Bongard, Ph.D. เป็นนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และผู้เชี่ยวชาญด้านหุ่นยนต์จากมหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์ และเป็นผู้นำการวิจัย

“ด้วยการออกแบบที่ถูกต้อง – หุ่นยนต์เหล่านี้จะสืบพันธุ์ได้ด้วยตนเอง” Bongard กล่าว

ทีมนักวิจัยได้รับแรงบันดาลใจจาก Xenopus laevis กบ ซึ่งเซลล์เอ็มบริโอจะพัฒนาเป็นผิวหนัง

Michael Levin, Ph.D. เป็นศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาและผู้อำนวยการสถาบัน Allen Discovery Center ที่มหาวิทยาลัยทัฟตส์ และเป็นผู้นำการวิจัยใหม่นี้ เขายังเป็นสมาชิกของ Wyss Institute

“เซลล์เหล่านี้จะนั่งอยู่บนผิวของตัวอ่อนกบ เพื่อป้องกันเชื้อโรคและกระจายมูก” Levin กล่าว “แต่เรากำลังให้พวกมันเข้าสู่บริบทใหม่ เรากำลังให้พวกมันโอกาสที่จะคิดใหม่เกี่ยวกับการเป็นเซลล์หลายเซลล์”

Douglas Blackiston, Ph.D. เป็นผู้ร่วมวิจัยและนักวิทยาศาสตร์ระดับสูงจากมหาวิทยาลัยทัฟตส์และ Wyss Institute เขาเป็นผู้รับผิดชอบในการประกอบหุ่นยนต์ Xenobots “พ่อแม่” และพัฒนากระบวนการทางชีววิทยาของการวิจัย

“คนๆ หนึ่งคิดว่าเราทำงานทุกวิธีที่ชีวิตสามารถสืบพันธุ์หรือทำซ้ำได้ แต่นี่เป็นสิ่งที่ไม่เคยสังเกตเห็นมาก่อน” Blackiston กล่าว

“นี่เป็นสิ่งที่ลึกซึ้ง” Levin กล่าวต่อ “เซลล์เหล่านี้มีจีโนมของกบ แต่เมื่อถูกปลดปล่อยจากการกลายเป็นตัวอ่อนกบ พวกมันใช้ความฉลาดร่วมกันและความยืดหยุ่นในการทำสิ่งที่น่าพิศวง”

การทำซ้ำด้วยตนเอง

การวิจัยก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นว่าหุ่นยนต์ Xenobots สามารถออกแบบให้ทำงานง่ายๆ ได้ แต่หุ่นยนต์ใหม่เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าหุ่นยนต์ทางชีววิทยาสามารถทำซ้ำด้วยตนเองได้

“เรามีจีโนมกบที่ไม่ได้เปลี่ยนแปลง แต่มันไม่ได้ให้คำใบ้ว่าเซลล์เหล่านี้สามารถทำงานร่วมกันในงานใหม่นี้” Levin กล่าว

Sam Kriegman, Ph.D. เป็นผู้เขียนนำของการศึกษา

“เซลล์เหล่านี้เป็นเซลล์กบที่สืบพันธุ์ในทางที่แตกต่างจากกบ” Kriegman กล่าว “ไม่มีสัตว์หรือพืชที่รู้จักกันว่าสืบพันธุ์ในทางนี้”

หนึ่งในความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการวิจัยครั้งนี้คือการแสดงให้เห็นถึงการทำซ้ำแบบกินีมาติกส์ ซึ่งไม่เคยสังเกตเห็นในระดับเซลล์หรือสิ่งมีชีวิตมาก่อน

เนื่องจากสิ่งนี้เป็นดินแดนใหม่ในด้านหุ่นยนต์ ทีมนักวิจัยจึงตอบสนองต่อความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีนี้

“เรากำลังพยายามที่จะเข้าใจคุณสมบัตินี้: การทำซ้ำ” Bongard กล่าว “โลกและเทคโนโลยีกำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว มันสำคัญสำหรับสังคมโดยรวมที่เราจะศึกษาและเข้าใจว่ามันทำงานอย่างไร” “(หุ่นยนต์) ไม่ใช่สิ่งที่ทำให้ฉันไม่นอนหลับ คือการระบาดที่จะเกิดขึ้นต่อไป; ความเสียหายต่อระบบนิเวศที่เพิ่มขึ้นจากมลพิษ; ความคุกคามที่เพิ่มขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ นี่เป็นระบบที่เหมาะสมในการศึกษาการทำซ้ำด้วยตนเอง เรามีแรงจูงใจทางศีลธรรมที่จะเข้าใจเงื่อนไขที่เราสามารถควบคุมมัน ไดเรกشن มัน และเพิ่มมัน”

หุ่นยนต์ที่มีชีวิตถูกเก็บไว้ในห้องปฏิบัติการ สามารถถูกทำลายได้ง่าย และได้รับการตรวจสอบจากผู้เชี่ยวชาญด้านจริยธรรมของรัฐบาล ระดับรัฐ และสถาบัน

ทีมนักวิจัยเห็นโอกาสที่จะใช้เทคโนโลยีนี้ในหลายๆ ด้าน รวมถึงการแพทย์แบบช่วยให้ฟื้นตัว

“ถ้าเรารู้วิธีบอกกลุ่มเซลล์ให้ทำสิ่งที่เราต้องการให้พวกมันทำ สุดท้ายแล้ว นั่นคือการแพทย์แบบช่วยให้ฟื้นตัว — นั่นคือคำตอบสำหรับการบาดเจ็บที่รุนแรง การพิการแต่กำเนิด มะเร็ง และการ老化” Levin กล่าว “ปัญหาเหล่านี้ทั้งหมดเกิดขึ้นเพราะเราไม่รู้วิธีกำหนดและควบคุมว่ากลุ่มเซลล์จะสร้างอะไร Xenobots เป็นแพลตฟอร์มใหม่สำหรับการสอนเรา”