Bilim Adamları Yaşıyor Frog Hücrelerini Yeniden Kullanarak Dünyanın İlk Yaşıyor Robotunu Geliştirdiler

Biolojik yaşam ve robotik arasındaki dikkat çekici bir birleşmede, bir grup bilim adamı yaşayan kurbağa hücrelerini yeniden kullanarak “xenobotlar” geliştirdiler. Hücreler kurbağa embriyolarından geldi ve xenobotlar sadece bir milimetre genişliğinde. Bir hedefe doğru hareket etme, insan vücudunun içine ilaç gibi bir yükü possibly alabilme ve kesilip hasar gördükten sonra kendilerini iyileştirme yeteneklerine sahipler.

“Bu, yeni bir yaşam makinesi sınıfıdır” diyor Joshua Bongard, Vermont Üniversitesi’ndeki bir bilgisayar bilimcisi ve robotik uzmanı ve yeni araştırmanın ortak lideri. “Bu, geleneksel bir robot değil, bilinen bir hayvan türü değil. Bu, bir yaşam, programlanabilir organizmadır.”

Bilim adamları, botları Vermont Üniversitesi’ndeki bir süper bilgisayarda tasarladılar ve Tufts Üniversitesi’ndeki bir grup biyolog onları bir araya getirdi ve test etti.

“Bu yaşayan robotların diğer makinelerin yapamayacağı birçok yararlı uygulamasını hayal edebiliriz” diyor ortak lider Michael Levin, Tufts Üniversitesi’ndeki Regeneratif ve Gelişimsel Biyoloji Merkezi’nin müdürü, “çirkin bileşikleri veya radyoaktif kirliliği aramak, okyanuslardaki mikroplastikleri toplamak, atardamarlarda plakları kazımak için seyahat etmek gibi.”

Araştırma, 13 Ocak’ta Ulusal Bilim Akademisi Bildirilerinde yayımlandı.

Ekibe göre, bu, ilk kez tamamen biyolojik makinelerin temelden tasarlandığı araştırma.

UVM’nin Vermont İleri Bilgisayar Merkezi’ndeki Deep Green süper bilgisayar kümesinde işleme zamanı aylar sürdü. Ekibe, lead author ve doktora öğrencisi Sam Kriegman dahil edildi ve yeni yaşam formlarını geliştirmek için bir evrimsel algoritma kullandılar.

Bilgisayar, bilim adamları tarafından verilen bir görevi tamamlamakla görevlendirildi, örneğin bir yönde lokomasyon, birkaç hundred simüle edilmiş hücreyi sürekli olarak farklı formlara ve vücut şekillerine bir araya getirecekti. Programlar çalıştıkça, en başarılı simüle edilmiş organizmalar korundu ve rafine edildi. Algoritma, bağımsız olarak yüz kez çalıştı ve en iyi tasarımlar test için seçildi.

Tufts’taki ekip, Levin ve mikrocerrah Douglas Blackiston’un yardımıyla, projeyi devraldı. Tasarımları, sonraki aşama olan hayata aktardılar. Ekip, Afrika kurbağalarının embriyolarından elde edilen kök hücreleri topladı, Xenopus laevis türü. Tek hücreler ayrıldı ve inkübe edildi. Ekip, küçük forceps ve bir elektrot kullanarak, bilgisayar tarafından oluşturulan tasarımlara göre hücreleri birleştirdi.

Hücreler, tüm yeni vücut formlarına bir araya getirildi ve birlikte çalışmaya başladılar. Deri hücreleri, daha pasif bir yapı geliştirdi ve kalp kas hücreleri, bilgisayarın tasarımı tarafından yönlendirilen düzenli ileri hareketi oluşturdu. Robotlar, kendiliğinden oluşan self-organizing desenleri nedeniyle hareket edebiliyorlardı.

Organizmalar, tutarlı bir şekilde hareket edebiliyor ve su ortamlarını günler veya haftalar boyunca keşfedebiliyorlardı. Embriyonik enerji depolarına bağlıydılar, ancak sırtüstü çevrildiklerinde başarısız oluyorlardı.

“Bu, akıllı ilaç teslimatı için bilgisayar tasarımı organizmaları kullanma yönünde bir adımdır” diyor Bongard, UVM’nin Bilgisayar Bilimi ve Karmaşık Sistemler Merkezi’ndeki bir profesör.

Yaşıyor teknoloji olarak, xenobotların belirli avantajları var.

“Yaşıyor dokunun dezavantajı, zayıf olması ve bozulmasıdır” diyor Bongard. “Bu nedenle çelik kullanıyoruz. Ancak organizmalar, 4.5 milyar yıl boyunca kendilerini yenileyip onarmak için uygulamalar geliştirdiler. Bu xenobotlar, tamamen biyolojik olarak parçalanabilir.” diye devam ediyor. “Görevlerini yedi gün sonra tamamladıklarında, sadece ölü deri hücreleridir.”

Bu gelişmeler, gelecekte büyük etkileri olacaktır.

“İnsanlığın gelecekte hayatta kalması için, karmaşık özelliklerin, basit kurallardan nasıl ortaya çıktığını daha iyi anlamamız gerekiyor” diyor Levin. “Bilimin çoğu, düşük seviyeli kuralları kontrol etmeye odaklanıyor. Ayrıca yüksek seviyeli kuralları da anlamamız gerekiyor. Eğer iki baca yerine bir baca olan bir karıncayı istiyorsanız, karıncaları nasıl değiştirirsiniz? Hiçbir fikrimiz olmayacak.”

“Toplumun gelecekte ilerlemesi için, komplex sistemleri daha iyi anlamamız gerekiyor. İlk adım, yaşayan sistemlerin genel bir davranış nasıl quyếtlediğini ve parçaları nasıl manipüle edeceğimizi anlamaktır.”

“Bu çalışma, insanların korktuğu şeyin, yani istenmeyen sonuçların, hızlı gelişen self-sürüşlü arabalar, virüslerin tüm soylarını yok etmek için gen sürücülerini değiştirmek veya insan deneyimini şekillendirecek diğer karmaşık ve otonom sistemlerin ortaya çıkmasının doğrudan bir katkısıdır.”

“Hayatın içinde doğuştan bir yaratıcılık var” diyor UVM’nin Josh Bongard. “Bunu daha derinden anlamak ve yeni formlara doğru yönlendirmek istiyoruz.”