Прорыв в науке: cозданы первые биороботы
Ученые извлекли клетки из эмбрионов африканских лягушек и создали из них совершенно новые формы жизни — «ксеноботов», названных по аналогии с видом Xenopus laevis. Эти миллиметровые биороботы способны двигаться к цели и восстанавливаться после разделения.
«Это не традиционные роботы и не животные. Это новый класс артефактов: живой программируемый организм», — сказал Джошуа Бонгар, специалист по компьютерным технологиям и робототехнике в Университете Вермонта.
«Для них можно найти множество применений, например, поиск вредных соединений или радиоактивного загрязнения, сбор микропластика в океанах и проведение операций в организме человека», — сказал соавтор исследования Майкл Левин, руководитель Центра регенеративной биологии и биологического развития.
Как отмечается в исследовании, группа ученых впервые спроектировала полностью биологические машины с нуля, это не клонирование или создание генномодифицированных организмов. Новые существа были разработаны на суперкомпьютере, а затем собраны и протестированы биологами в Университете Тафтса в США.
Используя крошечные щипцы и еще более тонкий электрод, клетки разрезали и соединяли под микроскопом в точном соответствии с компьютерными моделями. Собранные в телесные формы, никогда не встречавшиеся в природе, клетки начали работать вместе, согласованно двигаться и исследовать свою водную среду в течение нескольких дней, питаясь энергетическими запасами эмбрионов.
Эксперименты показали, что группы ксеноботов могут перемещаться по кругу, выталкивая гранулы в центр — спонтанно и коллективно. Некоторые ксеноботы были созданы с отверстием в центре для уменьшения сопротивления. По словам ученых, возможно, это первый шаг к использованию разработанных компьютером организмов для транспортировки лекарств.
Кроме того, ксеноботы оказались способны к регенерации. «Мы разрезали их почти пополам, а они снова срастаются и продолжают работать», — сказал профессор Бонгард.
По словам ученых, потенциал полученной информации глубоко проникает как в вычислительную науку, так и в наше понимание жизни. «Если посмотреть на клетки, из которых мы строим наших ксеноботов, то геномно это лягушки. Это 100 % лягушачий ДНК. Но мы понимаем, что по анатомии это уже не лягушки».
Возможно, создание ксеноботов — это также шаг к пониманию того, что ученые называют «морфогенетическим кодом», общей организации организмов и того, как они вычисляют и хранят информацию, основываясь на их истории и окружающей среде.
Многие люди беспокоятся о последствиях технологических изменений и сложных биологических манипуляций. И ученые согласны с тем, что, работая со сложными системами, которые мы не понимаем, можно получить непредвиденные последствия. Но, как они отмечают, это исследование помогает продвинуться вперед в их понимании и исключить опасения, связанные в том числе с развитием автономной техники.
Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
