Первая в мире "Живая машина", созданная с использованием клеток лягушки и искусственного интеллекта.
Ученые использовали компьютерные алгоритмы для "эволюции" организма, который состоит из 100% ДНК лягушки - но это не лягушка.
Из стволовых клеток амфибий был изготовлен четырехкратный экземпляр диаметром от 650 до 750 микрон - чуть меньше, чем головка штифта.
Что происходит, когда вы берете клетки из эмбрионов лягушек и выращиваете их в новые организмы, которые "эволюционировали" по алгоритмам? Вы получаете то, что исследователи называют первой в мире "живой машиной".
Хотя исходные стволовые клетки были получены от лягушек - африканской когтеточной лягушки, Xenopus laevis - эти так называемые ксеноботы не похожи ни на одну из известных амфибий. Крошечные капли шириной всего 0,04 дюйма (1 миллиметр) сделаны из живой ткани, которую, согласно новому исследованию, биологи собрали в тела, спроектированные по компьютерным моделям.
Эти подвижные организмы могут двигаться самостоятельно и коллективно, могут самозаживлять раны и выживать неделями, а также потенциально могут быть использованы для транспортировки лекарств внутри тела пациента, недавно сообщили ученые.
"Они не являются ни традиционными роботами, ни известными видами животных", - говорится в заявлении соавтора исследования Джошуа Бонгарда, специалиста по компьютерам и робототехнике из Университета Вермонта. "Это новый класс артефактов: живой, программируемый организм".
Алгоритмы сформировали эволюцию ксеноботов. Они выросли из кожи и стволовых клеток сердца в несколько сотен клеток, которые перемещались в импульсах, генерируемых сердечной мышечной тканью, сказал ведущий автор исследования Сэм Кригман (Sam Kriegman), докторант, изучающий эволюционную робототехнику на факультете компьютерных наук Университета Вермонта в Берлингтоне.
"Нет никакого внешнего управления с пульта дистанционного управления или биоэлектричества". Это автономный агент - это почти как ветряная игрушка", - сказал Кригман в интервью журналу Live Science.
Биологи снабдили автономных ксеноботов компьютерными ограничениями, такими как максимальная мышечная сила их тканей, и как они могут перемещаться в водной среде. Затем алгоритм создавал поколения крошечных организмов. Лучшие экземпляры "размножались" внутри алгоритма. И точно так же, как эволюция работает в естественном мире, наименее успешные формы будут удалены компьютерной программой.
"В конце концов, она смогла дать нам чертежи, которые на самом деле переносились в реальные клетки". Это был прорыв", - сказал Кригман.
Затем авторы исследования воплотили эти проекты в жизнь, объединив стволовые клетки в трехмерные формы, созданные с помощью алгоритма эволюции. Клетки кожи удерживали ксеноботов вместе, и биение сердечной ткани в определенных частях их "тела" проталкивало "ботов" через воду в чашке Петри в течение нескольких дней, и даже недель на растяжке, не требуя дополнительных питательных веществ, согласно исследованию. По словам Кригмана, "ботам" даже удалось устранить значительные повреждения.
"Мы разрезали живого робота почти пополам, и его клетки автоматически словно «застёгивали» его тело на молнию", - сказал он.
"Мы можем представить себе много полезных применений этих живых роботов, которые не могут сделать другие машины", - сказал соавтор исследования Майкл Левин, директор Центра регенеративной и развивающей биологии Тафтского университета в Массачусетсе. Это может включать в себя борьбу с утечками токсичных веществ или радиоактивным загрязнением, сбор морского микропластика или даже извлечение бляшек из человеческих артерий, сказал Левин в своем заявлении.
Творения, размывающие грань между роботами и живыми организмами, являются популярной темой в научной фантастике; вспомните о машинах-убийцах в фильмах "Терминатор" или о репликаторах из мира "Бегущего по лезвию". Перспектива так называемых живых роботов - и использование технологий для создания живых организмов - по понятным причинам вызывает у некоторых беспокойство, говорит Левин.
"Этот страх не безрассуден", - сказал Левин. "Когда мы начнем возиться со сложными системами, которые мы не понимаем, то получим непредвиденные последствия".
Тем не менее, использование простых органических форм, таких как ксеноботы, также может привести к полезным открытиям, добавил он.
"Если человечество собирается выжить в будущем, нам нужно лучше понять, как сложные свойства, так или иначе, возникают из простых правил", - сказал Левин.