Учні створили перші самовідтворювані, живі роботів

Університет Вермонта, Університет Тафтса та Інститут біологічної інженерії Вайсса в Гарвардському університеті створили перші самовідтворювані живі роботів. Створення відбулося після відкриття нової форми біологічної репродукції.

Результати дослідження були опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Живі Ксеноботи

Команда, яка створила перших живих «ксеноботів», виявила, що комп’ютерно-проектовані та ручні організми能够 плавати у свої маленькі чаші, щоб знайти окремі клітини. Потім вони збирають сотні їх разом, щоб зібрати «дитячих» ксеноботів, які стають звичайними ксеноботами після декількох днів.

Нові ксеноботи можуть потім вийти та побудувати копії себе, повторюючи цей процес знову і знову.

Джошуа Бонгард, доктор філософії, є комп’ютерним вченим та експертом у галузі робототехніки в Університеті Вермонта. Він очолював дослідження.

«З правильним проектуванням – вони будуть самовідтворюватися спонтанно», – сказав Бонгард.

Команда черпала натхнення з Xenopus laevisжаби, у якій ембріональні клітини розвивалися у шкіру.

Майкл Левін, доктор філософії, є професором біології та директором Центру відкриттів Аллена в Університеті Тафтса та співкерівником нового дослідження. Він також є асоційованим членом Інституту Вайсса.

«Вони сиділи зовні пуголовка, тримали патогени та перерозподіляли слиз», – сказав Левін. «Але ми даємо їм новий контекст. Ми даємо їм можливість переосмислити свою багатоклітинність».

Дуглас Блекістон, доктор філософії, є співавтором дослідження та старшим науковцем в Університеті Тафтса та Інституті Вайсса. Він був відповідальним за збір «батьків» ксеноботів та розвиток біологічної частини дослідження.

«Люди думали вже давно, що ми знайшли всі способи, як життя може репродукуватися або відтворюватися. Але це щось, чого ніколи раніше не спостерігалося», – сказав Блекістон.

«Це глибоко», – продовжив Левін. «Ці клітини мають геном жаби, але, звільнившись від того, щоб стати пуголовками, вони використовують свою колективну інтелект, пластичність, щоб зробити щось приголомшливе».

Спонтанна реплікація

Раніші експерименти продемонстрували, як ксеноботи можуть бути проектовані для виконання простих завдань, але нові ксеноботи показують, як біологічні об’єкти можуть спонтанно реплікуватися.

«У нас є повний, незмінний геном жаби, але він не дає жодного натяку, що ці клітини можуть працювати разом над цією новою задачею», – сказав Левін.

Сем Крігман, доктор філософії, є головним автором дослідження.

«Це клітини жаби, які реплікують у спосіб, дуже відмінний від того, як це роблять жаби. Жодна тварина чи рослина, відомі науці, не реплікують у такий спосіб», – сказав Крігман.

Одним з найбільших проривів у цьому дослідженні було демонстрація кінематичної реплікації, якої ніколи раніше не спостерігалося у масштабі цілих клітин чи організмів.

Оскільки це абсолютно нова територія у галузі робототехніки, команда реагує на ризик, пов’язаний з такою технологією.

«Ми працюємо над тим, щоб зрозуміти цю властивість: реплікацію. Світ та технології швидко змінюються. Для суспільства в цілому важливо, щоб ми вивчили та зрозуміли, як це працює», – сказав Бонгард. «(роботи) не те, що тримає мене в нічному стані. Що представляє ризик, це наступна пандемія; прискорення шкоди екосистемі від забруднення; посилення загроз від зміни клімату. Це ідеальна система, в якій можна вивчити самовідтворювані системи. У нас є моральний імператив зрозуміти умови, за яких ми можемо контролювати це, спрямовувати це, гасити це».

Живі роботи повністю утримуються в лабораторії, можуть бути легко ліквідовані та перевіряються федеральними, державними та інститутськими експертами з питань етики.

Команда бачить багато потенційних застосувань такої технології, включаючи регенеративну медицину.

«Якщо б ми знали, як сказати групам клітин, що вони повинні робити, у кінцевому підсумку, це регенеративна медицина – це рішення проблеми травматичної травми, вад розвитку, раку та старіння», – сказав Левін. «Всі ці різні проблеми існують, тому що ми не знаємо, як передбачити та контролювати, які групи клітин будуть будувати. Ксеноботи – це нова платформа для навчання нас».