Какво се случва, когато вземете клетки от жабешки ембриони и ги отглеждате в нови организми, които са били „еволюирани“ чрез алгоритми? Получавате нещо, което изследователите наричат първата в света „жива машина“.
Въпреки че първоначалните стволови клетки произхождат от жаби - африканската нокътна жаба, Xenopus laevis - тези така наречени ксеноботи не приличат на известни земноводни. Малките петна са с широчина само 0,04 инча (1 милиметър) и са направени от жива тъкан, която биолозите сглобяват в тела, проектирани по компютърни модели, според ново проучване.
Тези подвижни организми могат да се движат независимо и колективно, могат да заздравяват само рани и да оцеляват седмици в даден момент и потенциално могат да бъдат използвани за транспортиране на лекарства вътре в тялото на пациента, съобщават наскоро учени.
„Те не са нито традиционен робот, нито известен вид животни“, казва в изявление съавторът на проучването Джошуа Бонгард, компютърният учен и експерт по роботика в Университета в Върмонт. "Това е нов клас артефакт: жив, програмируем организъм."
Алгоритмите оформят еволюцията на ксеноботите. Те са израснали от стволови клетки на кожата и сърцето в тъканни бучки от няколкостотин клетки, които се движат в импулси, генерирани от сърдечна мускулна тъкан, каза водещият автор на изследването Сам Кригман, докторски кандидат, изучаващ еволюционната роботика в Катедрата по компютърни науки на Университета на Вермонт в Бърлингтън ,
"Няма външно управление от дистанционно управление или биоелектричество. Това е автономно средство - почти като играчка за навиване", каза Кригман пред Live Science.
Биолозите изхранват компютърни ограничения за автономните ксеноботи, като максималната мускулна сила на тъканите им и как те могат да се движат през водниста среда. Тогава алгоритъмът произвежда поколения от мъничките организми. Най-добре работещите ботове биха „възпроизвеждали“ вътре в алгоритъма. И точно както еволюцията работи в естествения свят, най-малко успешните форми ще бъдат изтрити от компютърната програма.
"В крайна сметка успя да ни даде дизайни, които всъщност бяха прехвърлими на реални клетки. Това беше пробив", каза Кригман.
След това авторите на проучването оживиха тези дизайни, като събраха стволови клетки заедно, за да образуват самостоятелно захранвани 3D форми, проектирани от алгоритъма за еволюция. Кожните клетки държат ксеноботите заедно, а биенето на сърдечна тъкан в специфични части от техните "тела" задвижва "ботовете" през водата в чаша на Петри в продължение на дни и дори седмици, без да се нуждаят от допълнителни хранителни вещества, според проучването , „Ботовете дори успяха да поправят значителни щети, каза Кригман.
"Нарязахме живия робот почти наполовина и клетките му автоматично закопчаха тялото му обратно", каза той.
"Можем да си представим много полезни приложения на тези живи роботи, които другите машини не могат да направят", казва съавторът на изследването Майкъл Левин, директор на Центъра за регенеративна и развитие на биология в университета в Туфтс в Масачузетс. Те могат да включват насочване на токсични разливи или радиоактивно замърсяване, събиране на морска микропластика или дори изкопаване на плака от човешки артерии, казва Левин в изявление.
Творенията, които размиват линията между роботи и живи организми, са популярни теми в научната фантастика; помислете за машините убийци във филмите „Терминатор“ или репликантите от света на „Blade Runner“. Перспективата на т. Нар. Живи роботи - и използването на технология за създаване на живи организми - разбираемо предизвиква опасения за някои, каза Левин.
"Този страх не е необоснован", каза Левин. "Когато започнем да се забъркваме със сложни системи, които не разбираме, ще получим нежелани последствия."
Въпреки това, изграждането на прости органични форми като ксеноботите също може да доведе до полезни открития, добави той.
"Ако човечеството ще оцелее в бъдещето, трябва по-добре да разберем как сложни свойства по някакъв начин произтичат от прости правила", каза Левин.
Резултатите бяха публикувани онлайн на 13 януари в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences.
