Ученые разработали роботов из стволовых клеток лягушки.
Ученые из Университета Тафтса, Университета Вермонта и Института Висса в Гарварде разработали крошечные живые организмы, которые можно программировать. Они получили название «ксеноботы», и их создали из стволовых клеток лягушки.
Исследователи надеются, что ксеноботы будут полезны для очистки среды от микропластика, переваривания токсичных материалов или даже доставки лекарств в человеческий организм.
Что происходит, когда вы скрещиваете стволовые клетки с органами лягушки? Ничего путного, но если вы добавите щепотку программирования... В этом случае вы создадите ксенобота, новый тип организма, гибрид робота и живого существа.
Человечество никогда не видело ничего подобного
С помощью компьютерных алгоритмов исследователи из Университета Тафтса, Университета Вермонта и Гарвардского университета создали первых ксеноботов из эмбрионов лягушек.
«Это новые живые машины», — заявляет Джошуа Бонгарда, эксперт по робототехнике в Университете Вермонта, который руководил новым исследованием. «Ксеноботы не являются ни роботами в традиционном понимании, ни животными. Это новый класс существ: живой, программируемый организм».
Новое "изобретение" может быть ключом к доставке лекарств в организм или к более экологичным методам очистки окружающей среды.
Большинство типов производства использует сталь, бетон, химикаты и пластмассы, которые со временем разлагаются (или нет) и могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду и здоровье. Человечеству не помешает технология, использующая самообновляющиеся и биосовместимые материалы.
Сборка ксеноботов
Ксеноботы позаимствовали свое имя у Xenopus laevis, научного названия африканской когтистой лягушки, из которой исследователи "изымали" стволовые клетки. Чтобы создать маленькие организмы, которые бегают вокруг чашки Петри, как тихоходки — крошечные микроорганизмы, которые практически невозможно убить — исследователи очистили живые стволовые клетки, разделили их и оставили для инкубации.
Они дифференцировали стволовые клетки на два типа: клетки сердца и клетки кожи. Клетки сердца способны расширяться и сжиматься, что в конечном итоге помогает ксеноботу в передвижении, а клетки кожи обеспечивают структуру. Затем, используя крошечные щипцы и еще меньшие электроды, ученые буквально разрезали и соединяли их под микроскопом в соответствии со структурой и конструкцией, предложенной компьютерным алгоритмом.
Забавно, что два разных типа клеток хорошо слились воедино, благодаря чему ученым удалось получить ксеноботов.
Некоторые тесты показали, что целые группы ксеноботов способны перемещаться по кругу и самостоятельно двигать мелкие предметы. Ученые даже пытались сконструировать ксеноботам "карманы", используя для этого отверстие в центре, чтобы они могли что-то перемещать внутри себя. Развитие этого подхода позволит ученым сконструировать роботов, которые будут целенаправленно доставлять в организм лекарственные вещества.
Эволюционные алгоритмы
Слева — анатомическая схема организма, созданного с помощью компьютерного алгоритма на суперкомпьютере UVM. Справа — живой организм, состоящий исключительно из клеток кожи лягушки (зеленый) и сердечной мышцы (красный).
Хотя ксеноботы способны на некоторые спонтанные движения, они не могут выполнять никаких скоординированных усилий без помощи компьютера. Подобно тому, как естественный отбор определяет, какие представители вида живут, а какие отмирают — на основе определенных благоприятных или неблагоприятных признаков и в конечном итоге влияющих на характеристики вида — эволюционные алгоритмы могут помочь найти полезные конструкции для ксеноботов.
Команда ученых создала виртуальный мир для ксеноботов, а затем запустила эволюционные алгоритмы, чтобы посмотреть, что поможет достичь им поставленной цели. Алгоритм искал ксеноботов, которые хорошо выполняли конкретные задачи в заданной конфигурации, а затем скрещивал эти микроорганизмы с другими ксеноботами, которые были сочтены «подходящими» для выживания в этом имитированном естественном отборе.
Например, в приведенном выше видео вы можете увидеть смоделированную версию ксенобота, которая может двигаться вперед. Красные и зеленые квадраты — это активные клетками (в данном случае стволовые клетки сердца) а голубоватые квадраты представляют собой стволовые клетки пассивной кожи.
Все эти проектные работы были выполнены в течение нескольких месяцев на кластере суперкомпьютеров Deep Green в Университете Вермонта. После нескольких сотен прогонов эволюционного алгоритма исследователи отфильтровали наиболее перспективные разработки. Затем биологи из Университета Тафтса собрали настоящих ксеноботов in vitro.
В чем спор?
Все, что связано со стволовыми клетками, обязательно вызывает этические вопросы и споры. Нужно ли защищать эти организмы в процессе постановки экспериментов с ними? Можем ли мы сами в конечном итоге требовать защиты от искусственно созданных существ?
По мнению ученых, когда создается жизнь, нет четкого представления о том, в какую сторону будет развиваться этот процесс. Каждый раз исследователи должны моделировать и иметь в виду самый негативный сценарий развития событий.
Майкл Левин, биофизик и соавтор исследования из Университета Тафтса, сказал, что страх перед неизвестным в этом случае не является чем-то разумным:
«Когда мы начнем возиться со сложными системами, которые не понимаем, мы сталкиваемся с непредвиденными последствиями», - заявил он в комментарии для прессы. По его мнению, разработка и исследование ксеноботов является «прямым вкладом в понимание непредвиденных последствий, которых так боятся люди».
Как вы считаете, готово ли человечество к подобным разработкам и не противоречат ли они столпам этики?
Понравилась статья? Тогда ставьте лайк и подписывайтесь на канал, чтобы не пропускать новые выпуски!