Исследователи из США сделали из эмбрионов лягушек ксеноботов — роботов, напоминающих персонажа игры Pac-Man. Существа научились выполнять простые задачи и даже создавать копии самих себя
Как создавали ксеноботов
Группа специалистов из Тафтского университета в Массачусетсе, Вермонтского университета и Института биологической инженерии Висса Гарвардского университета сделала первых в мире «живых роботов», используя последние достижения биологии и технологий искусственного интеллекта.
В первую очередь, ученые с помощью нейросети создали план новой формы организмов. По задумке, они должны были состоять из стволовых клеток африканской когтистой лягушки. Получив от ИИ примерный дизайн существ, ученые выскоблили из эмбрионов клетки и оставили их свободно плавать в солевом растворе. В итоге клетки объединились в крошечные организмы. Исследователи пинцетами и электродами придали им более аккуратную сферическую форму, использовать которую посоветовала программа.
Ученые отмечают, что не подвергали клетки генной модификации. «Мы дали им возможность переосмыслить свою многоклеточность [...] Используя свой коллективный интеллект, пластичность, они сделали нечто поразительное», — рассказал профессор биологии Майкл Левин. Организмы, в честь вида лягушки (Xenopus laevis), назвали ксеноботами.
Каждое существо состояло из примерно трех тысяч клеток и имело размер около миллиметра. Ксенобот живет не более двух недель: он не может питаться, поскольку не обладает нужными для этого органами, и умирает, как только истощается запас веществ из эмбриональных клеток.
Что умеют «живые роботы»
Ученые оставили организмы свободно плавать в чашке Петри с водой из пруда и отдельными лягушачьими клетками, чтобы посмотреть, как получившиеся существа будут себя вести. Оказалось, что ксеноботы могут двигаться и объединяться в группы для выполнения простых задач — например, согласованно перемещать плавающие вокруг них частицы. Отдельные эмбриональные клетки они используют для замены отмирающих частей своего тела.
Исследователи заметили, что ксеноботы перемещают отдельные стволовые клетки не просто так: они объединяют их и «лепят» подобные себе сферические объекты. Родительские организмы создавали копии самих себя, те — своих «детей», а они, в свою очередь, «внуков» первых существ. При этом ксеноботы «размножаются» не бесконечно — третье поколение оказывалось слабым и неспособным создавать свои копии.
Как пояснили ученые, существа прибегают к «кинетической репликации» — специфическому способу размножения, который наблюдали только на молекулярном уровне и никогда раньше у целых организмов. «Люди довольно долго думали, что знают все способы, как жизнь может воспроизводиться. Но оказалось, что есть то, чего никогда до этого не видели», — сказал один из авторов исследования.
Получив «базовые» варианты организмов, ученые решили их усовершенствовать и снова прибегли к помощи искусственного интеллекта. Программа вычислила, какая форма ксенобота будет наиболее эффективна для размножения. Оказалось, что это организм, напоминающий персонажа аркадной видеоигры Pac-Man. С-образная форма позволяет захватывать как можно больше плавающих вокруг клеток и быстрее создавать из них копии.
Как можно использовать ксеноботов
«Большинство людей думает о роботах как о созданиях из металла. Но дело не в том, из чего он сделан, а в том, что он может действовать самостоятельно от имени человека», — говорит профессор информатики из Вермонтского университета.
Ученые считают, что в будущем организмы можно будет использовать во множестве сфер. Биоразлагаемость и способность выполнять простые задачи делает их пригодными для широкого применения в медицине. Например, для доставки лекарств в нужные части тела. По мнению исследователей, ксеноботы также могут быть полезны для мониторинга радиоактивности и степени загрязнения почвы или очищения океана от микропластика.
Читайте также:
Узнайте, что будет, когда роботы заполонят рынок труда
Беспроводные датчики и танцующие роботы: как ученые со всего мира спасают пчел
В России создают робота-космонавта для выхода в открытый космос
