Снимка: Douglas Blackiston and Sam Kriegman
Малките „живи машини“, направени от жабешки клетки, могат да се репликират, правейки копия, които след това могат да продължат да правят същото. Тази новоописана форма на обновяване предлага прозрения за това как да се проектират биологични машини, които се самоусъвършенстват.
„Това е невероятно вълнуващ пробив“ за областта на биологично базираната роботика, казва Кирстин Петерсън, компютърен инженер в университета Корнел, който изучава групи роботи. Роботите, които могат да копират себе си, са важна стъпка към системи, които не се нуждаят от хора, за да работят, казва тя.
По-рано тази година изследователите описаха поведението на лабораторно направени живи роботи, наречени ксеноботи (SN: 3/31/21). Изскубани от растящите тела на жаби, малки бучки кожни стволови клетки от жабешки ембриони се сплитат в малки сфери и започват да се движат. Клетъчните разширения, наречени реснички, служат като двигатели, които задвижват ксеноботите, докато обикалят около лабораторните си чинии.
Този тип възпроизводство, създадено от движение, наречено от изследователите кинематична саморепликация, изглежда е ново за живите клетки. Обикновено възпроизвеждащите се организми допринасят с някакъв родителски материал за своето потомство, казва съавторът на изследването Дъглас Блекистън от университета Tufts в Медфорд, Масачузетс и Харвардския университет. Сексуалното възпроизвеждане например изисква родителска сперма и яйцеклетки, за да започне. Други видове размножаване включват клетки, които се разделят или размножават от родител.
„Тук това е различно“, казва Блекистън. Тези ксеноботи „намират разхлабени части, нещо като части от роботика в околната среда, и ги сглобяват заедно“. След това тези колекции прерастват във „второ поколение ксеноботи, които могат да се движат като родителите си“, казва Блекистън.
Живите машини, наречени ксеноботи, са петна от жабешки стволови клетки, които се свързват заедно. Сега учените са открили, че ботовете могат да се самовъзпроизвеждат. С-образен ксенобот беше най-ефективен при събирането на свободни стволови клетки в отвора си, поведение, което води до повече мобилни ксеноботи.
Оставени на собствените си устройства, сфероидните ксеноботи обикновено могат да създадат само още едно поколение, преди да изчезнат, установиха изследователите. Но с помощта на програма за изкуствен интелект, която предсказва оптимална форма за оригиналните ксеноботи, репликацията може да бъде прокарана до четири поколения.
Програмата за изкуствен интелект прогнозира, че форма C, подобно на Pac-Man с отворена уста, ще бъде по-ефективен предшественик. Разбира се, когато подобрените ксеноботи бяха пуснати на свобода в чиния, те започнаха да черпят свободни клетки в зейналите си „усти“, образувайки повече ботове с форма на сфера. Подвижно потомство се е оформило, след като около 50 клетки са се събрали заедно в отвора на родителя, казва Блекистън. Ксенобот с пълно тяло се състои от около 4000 до 6000 жабешки клетки.
Малкият размер на Xenobots е предимство, казва Петерсен. „Фактът, че успяха да направят това в толкова малък мащаб, просто го прави още по-добър, защото можете да започнете да си представяте области на биомедицинско приложение“, казва тя. Малките ксеноботи може да са в състояние да извайват тъкани за имплантиране например или да влязат вътре в телата, за да доставят терапевтици на определени места.
Отвъд възможните работни места за ксеноботите изследването развива важна наука, която има екзистенциално значение за хората, казва съавторът на изследването Майкъл Левин, биолог по развитие в Tufts. Тоест с науката да се опитваме да предвидим и контролираме последствията от сложните системи, казва той.
„Първоначално никой не бе предвидил нищо от това“, казва Левин. „Тези неща рутинно правят неща, които ни изненадват.“ С ксеноботите изследователите могат да прокарат границите на неочакваното.
Източник: ScienceNews
