Учёные из США создали из живых клеток "существо" с программируемым поведением.
Оно получило название ксенобот: по наименованию вида лягушек Xenopus laevis (гладкая шпорцевая лягушка), у которых были позаимствованы клетки.
"Это новые живые машины. Они не являются ни традиционными роботами, ни каким-либо известным видом животных. Это новый класс: живой программируемый организм", – поясняет ведущий исследователь проекта профессор Джошуа Бонгард (Joshua Bongard) из Университета Вермонта.
Ксеноботы были спроектированы с использованием кластера суперкомпьютеров Deep Green. Учитывая биофизику клеток и заданные условия (например, возможность движения робота вперёд), специальный "эволюционный" алгоритм создал тысячи возможных конфигураций.
Затем симуляции помогли определить, какие конфигурации лучше всего подходят для решения поставленной задачи. То есть варианты прошли виртуальный естественный отбор.
Когда алгоритм определился с выбором, биологи выделили стволовые клетки из лягушачьих эмбрионов, инкубировали их, а затем выстроили в соответствии с советами искусственного интеллекта.
В чашке Петри клетки сформировали стабильные структуры, никогда не встречавшиеся в природе (хотя генетически это всё же были "стопроцентные" лягушки).
Уточним, что ксеноботы были собраны из клеток кожи и сердца. Первые в данном случае пассивны и служат своего рода каркасом. А клетки сердечной мышцы, сокращаясь, позволяют "неведомой зверушке" передвигаться.
Авторы уточняют, что живые машины могут существовать в обычной пресной воде при температуре от 4,5 до 26,5 градуса по Цельсию.
Благодаря липидам и белкам из эмбриональных клеток они функционируют около недели, не нуждаясь в дополнительных питательных веществах. Последние, впрочем, могут продлить "срок годности" до нескольких недель.
В ходе экспериментов группы ксеноботов плавали по кругу и даже могли толкать микроскопические гранулы в центр.
"Мы можем представить себе множество полезных применений этих живых роботов. Это то, что не могут делать другие машины. Например, поиск токсичных соединений или радиоактивного загрязнения, сбор микропластика в океанах, путешествие по артериям для удаления бляшек", – рассуждает соавтор работы профессор Майкл Левин (Michael Levin) из Университета Тафтса.
Важно отметить, что эти уникальные живые системы могут залечивать сами себя. Учёные проверили это, разрезав некоторые из них практически пополам. Однако ксеноботы восстановили первоначальную структуру. Это свойство даёт живым машинам важное преимущество перед обычными.
Также авторы уточняют, что ксеноботы безопасны с точки зрения медицинского применения. Выполнив работу, они становятся безвредными мёртвыми клетками, которые полностью биоразлагаемы. Это означает, что им можно доверить адресную доставку лекарств в организме пациента.
Команда намерена и дальше изучать возможности живых роботов и управления ими.
Статья по итогам новой работы представлена в журнале PNAS. Кроме того, о создании ксеноботов авторы подробно рассказали на веб-сервисе Github, чтобы их коллеги могли использовать и совершенствовать описанный подход в будущих работах.
Кстати, ранее "Вести.Наука" (https://nauka.vesti.ru/) рассказывали о роботах с настоящей нервной и мышечной тканью и о том, как учёные собрали живые и искусственные клетки в единую систему и настроили её на производство определённых веществ.