Удивительно на сколько тонкой становится грань между природой живого и цифрового. Еще в 2021 году стало известно о первых, как уже тогда говорили, живых роботах. В каждом несколько тысяч клеток. Всех их взяли у эмбрионов южноафриканской лягушки Xenopus laevis (Ксенопус Левис). Новые организмы назвали в честь несчастных амфибий ксеноботами.
У ботов нет желудка, мозга, потовых органов и даже подобия нервной системы. Но они постоянно стремятся перемещаться и умеют лечиться, восстанавливая себя, если им даже отсекли половину. А главное их поведение можно программировать. И для этого ученые используют компьютеры. При этом никакого вмешательства в гены или хотя бы в сами клетки. Зато активно используются виртуальные симуляции на тех же движках, которые обеспечивают физику в мире игр типа Fortnite или Minecraft.
Компьютерная нейросеть просчитывает какая форма комка нужна, чтобы заставить его делать что-то конкретное. Т.е. нейросеть строит чисто физические модели будущего биоробота. И предсказывает связь формы с поведением. Например, комок с выступом похожим на вилку или на ковш будет собирать отдельные клетки разбросанные по Чашке Петри и составлять из них, как добросовестный дворник из снега, весьма аккуратные кучки. Если же слепить комок так, чтобы у него было нечто вроде ног, он будет как бы ползать по дну чашки.
А если оставить пузырчатый выступ, то такие комки будут кружится в разных направлениях, сцепляться друг с другом, а потом разлетаться в разные стороны. Получается программируются такие биороботы не в привычном смысле - пишешь код, вносишь куда-то внутрь и получаешь покорного слугу. Нет, сначала в виртуальном мире симулируется множество форм, просчитывается какую программу каждая из форм задает и потом уже в реальном мире реальному комку клеток в реальной Чашке Петри придают форму, которая заставит его делать что-то определенное, например, толкать объекты перед собой.
Учитывают в моделях и то из чего сделан ксенобот. Например, если брать больше клеток, которые должны были у эмбриона лягушки образовать сердце, то мы получаем бота, чьё тельце больше как бы пульсирует. Они важны, если мы хотим, чтобы он ползал. А если набрать клеток будущей кожи лягушки, у них отрастет нечто вроде волосков, этакие реснички, которыми клетка может крутить как пропеллером. Тогда ксенобот получит возможность плавать сквозь жидкость и делать это быстрее любого ползающего товарища.
И тут казалось бы всё под контролем и всё предсказуемо пока первые в мире живые роботы вдруг не стали решать одну из самых важных задач для всего живого - создавать себе подобных! Ни делением, ни почкованием, ни спариванием, ни одним из способов известных науке. Этому то и посвящено новое исследование. Стоило ксеноботам начать чего-то добиваться в жизни самим.
Ученые и раньше замечали, что комки, шатаясь по Чашке Петри, могут составлять кучки из случайно разбросанных, отдельных клеток. В новом эксперименте биологи решили добавить своим детищам больше движения, т.е. больше клеток кожи и всё прошло без сенсаций. Боты получили в избытке пропеллеры-реснички и снова собрали кучки из клеток, которые так и остались без хозяина. Но спустя 5 дней новые кучки стали шевелиться. Биологи присмотрелись, не может быть! Это же новорожденные ксеноботы. Если обычные состоят из нескольких тысяч клеток, то в этих было всего около 50 штук. Ученые до этого даже не знали, что ботам для старта в жизни может хватить и такой малости. Кстати, технически это правильно называть не репродукцией, когда организм создает в себе же себе подобных - растения дают семена, а млекопитающие, как правило, вынашивают плод, чтобы затем родить (яйцекладущие ехидна и утконос не в счёт). В случае же ксеноботов, это репликация, т.е. буквально копирование - создание себе подобных. Но поскольку тут способ уникальный, прежде неизвестный, ему и название дали особое, новое - кинетическая саморепликация. Кинетическая, потому что происходит лишь за счет движения. Но этого оказалось слишком мало. Потомство уже не могло повторить трюк. Так что едва зарождавшаяся колония была всё равно обречена на вымирание. Тут ученые вмешались, но поступили как хорошие родители - не стали перекраивать всё на свой лад, а лишь помогли. Они поручили нейросети смоделировать форму, при которой такая саморепликция будет эффективней всего. Машина предложила это...
Верно! Pacman, когда он вот вот что-то съест. Ну делать нечего, собрали новеньких ксеноботов по образу и подобию и выяснилось, действительно Пакманы собирают на много больше клеток. Получаются детишки-клоны на много крупнее. И они уже не слабаки какие, а могут продолжить род! Да так, что их детишки (внуки первоботов) тоже не лыком шиты и осиливают сборку следующего поколения и т.д. Конечно, пока ученые пополняют питательные запасы в чашке, где всё это происходит.
И тут возникает вопрос: "Во что может развиться эта колония? Могут ли комки сливаться и образовывать уже более сложный организм? Они породят эмбрион, который может стать лягушкой, т.е. вернуться к своему прообразу (ведь гены никто не модифицировал)? или они могут развиваться совершенно в новый организм прежде невиданный?" Этого никто еще не исследовал. Сами авторы работы говорят, что на всякий случай соблюдают серьёзные меры предосторожности, чтобы их живые роботы не просочились во внешний мир. Там они могут банально погибнуть, что самый вероятный исход. А могут действительно стать чем-то новым, ведь воссоздавать себя они, как мы теперь знаем, умеют. Правда уж очень в тепличных условиях и под заботливым присмотром "родителей".
Но клетки лягушки - это только начало. Авторы говорят, что хотят довести технологию до уровня, когда мы сможем в промышленных масштабах создавать таких биороботов из нужных нам клеток, например, человеческих. Это позволит решать большие, сложные медицинские задачи. Представьте ботов из ваших стволовых клеток, которые плывут к поврежденным сосудам или тканям сердца и латают вас собой!
Можно представить и другие более мрачные и жуткие сценарии использования. Но зачем? Тем более это одинаково далекие на сегодня фантазии.
Пока предстоит узнать хотя бы на что еще способны клетки южноафриканской лягушки и собранные из них ксеноботы.