Первые роботы из живых клеток созданы: это новая форма жизни?

Первые роботы из живых клеток созданы Роботы

Ученые использовали стволовые клетки лягушек для создания крошечных роботов, способных перемещаться и даже переносить мелкие грузы в определенное место. Исследователи назвали эти живые машины ксеноботами, и они говорят, что они представляют собой совершенно новый класс живых программируемых организмов.

Ширина ксеноботов — около миллиметра. Они состоят из 500 — 1000 клеток. «Это довольно новые, живые машины», — сказал Джошуа Бонгар из соавтора исследования в Университете Вермонта. — Они не являются ни традиционным роботом, ни известным нам видом животных. Это новый класс живых, программируемых организмов, — добавил он.

Новая форма жизни

Первые живые роботы были созданы с использованием стволовых клеток сердца и кожи, взятых у зародышей лягушек, живущих в центральной и южной частях Африки. Этот странный гибрид машинного животного назвали кесноботом. Ученые говорят, что это «совершенно новая форма жизни».

Новая форма жизни

Новые существа были спроектированы на суперкомпьютере в Университете Вермонта, а затем построены и испытаны биологами из Университета Тафтса. «Мы можем представить множество полезных применений этих живых роботов, которых не могут создать другие машины», — сказал Майкл Левин из Университета Тафтса. Ученый добавил, что задачи, которые могут выполнять ксеноботы, могут включать поиск опасных соединений или радиоактивное загрязнение, сбор микропластиков из океанов, доставку лекарств в определенные места в организме или даже удаление налета.

Как утверждают авторы исследования, опубликованного в «Известиях Национальной академии наук», они являются первыми, в которых биологическая машина была разработана с нуля. В работе ученые использовали алгоритм, который виртуально соединял клетки сердца лягушки и кожи в различных конфигурациях для достижения поставленной учеными задачи, например, двигаться в одном направлении. Что-то вроде игры с лего-блоками. Компьютер неоднократно складывал несколько сотен имитируемых ячеек в бесчисленные формы для достижения цели.

Поскольку программа основывалась на основных принципах биофизики о том, что могут делать отдельные клетки кожи и сердца, успешные организмы были усовершенствованы, а неудачные проекты были отклонены. Наиболее перспективные проекты были отобраны для строительства и испытаний.

Живые машины

Команда Левина взялась за постройку живых роботов. Во-первых, стволовые клетки, взятые у эмбрионов африканских лягушек, оставляли для инкубации. Затем, используя крошечные щипцы и еще более тонкий электрод, клетки разрезали и соединяли под микроскопом в структуры, определяемые алгоритмом. Микрохирург Дуглас Блэкстон позаботился об этом.

Клетки в формах, которые природа никогда не видела, начали работать вместе. Кожные клетки формировали более пассивную архитектуру, своего рода леса, в то время как спазмы клеток миокарда вызывали упорядоченное движение, проецируемое компьютером, приводя в движение живых роботов.

Исследования показали, что эти реконфигурируемые организмы могут перемещаться в водной среде до недели без необходимости в дополнительных питательных веществах, питаемые своими собственными энергетическими запасами в виде липидов и белков.

Способность регенерировать

— Недостаток живой ткани в том, что она слабая и деградирует. Но организмы имеют 4,5 миллиарда лет опыта в регенерации. Эти ксеноботы полностью биоразлагаемы», — подчеркнул Бонгар.

Упомянутая способность к регенерации была проверена. Ученые сильно повредили ксенобота и следили за тем, что произойдет. — Мы разрезали робота пополам, он исправился и продолжил работать. Это не может быть сделано с типичными машинами «, сказал Бонгард.

И Левин, и Бонгар утверждают, что потенциал того, что они узнали, как клетки общаются и соединяются, неоценим. — Наиболее важной проблемой в биологии является понимание алгоритмов, которые определяют форму и функции. Геном кодирует белки, но то, как это оборудование позволяет клеткам работать вместе для создания функциональной анатомии в самых разных условиях, ждет своего открытия », — признался Левин.

Чтобы тело развивалось и функционировало, необходимо обмениваться информацией и сотрудничеством. Эти свойства определяются биоэлектрическими, биохимическими и биомеханическими процессами, которые работают на оборудовании, определенном ДНК, и эти процессы могут быть сконфигурированы для создания новых форм жизни.

— Вы смотрите на клетки, из которых мы построили наших ксеноботов, и геномно это лягушки. Это 100% ДНК лягушки, но они не лягушки. Затем вы спрашиваете, что еще можно построить из этих клеток. Как мы показали, эти клетки могут быть объединены для создания интересных живых форм, которые полностью отличаются от их анатомии по умолчанию », — сказал Левин.

Многие люди обеспокоены последствиями быстрых технологических изменений и сложных биологических манипуляций. Хотя команда называет ксеноботов «живыми», на самом деле это зависит от того, как определяются живые существа. Ксеноботы не могут развиваться самостоятельно, не имеют репродуктивных органов и не способны размножаться. Когда у них кончается топливо или питательные вещества, они просто превращаются в маленькое скопление мертвых клеток.

Оцените статью
Добавить комментарий