Τι συμβαίνει όταν λαμβάνετε κύτταρα από έμβρυα βάτραχου και τα μεγαλώνετε σε νέους οργανισμούς που "εξελίχθηκαν" με αλγόριθμους; Παίρνετε κάτι που οι ερευνητές καλούν την πρώτη "ζωντανή μηχανή" στον κόσμο.
Αν και τα αρχικά βλαστοκύτταρα προήλθαν από βατράχια - το αφρικανικό νυχτερίδα, Xenopus laevis - αυτά τα αποκαλούμενα xenobots δεν μοιάζουν με γνωστά αμφίβια. Οι μικροσκοπικές κηλίδες έχουν μήκος μόνο 0,04 ίντσες (1 χιλιοστό) και είναι κατασκευασμένες από ζωντανό ιστό που οι βιολόγοι συναρμολογούνται σε σώματα σχεδιασμένα από μοντέλα υπολογιστών, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Αυτοί οι κινητοί οργανισμοί μπορούν να κινηθούν ανεξάρτητα και συλλογικά, μπορούν να αυτοθεραπευθούν τραύματα και να επιβιώσουν για εβδομάδες κάθε φορά και θα μπορούσαν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν για τη μεταφορά φαρμάκων στο σώμα ενός ασθενούς, ανέφεραν πρόσφατα οι επιστήμονες.
"Δεν είναι ούτε ένα παραδοσιακό ρομπότ ούτε ένα γνωστό είδος ζώων", ανέφερε σε δήλωσή του ο συν-συγγραφέας Joshua Bongard, ειδικός στον τομέα της πληροφορικής και της ρομποτικής στο Πανεπιστήμιο του Βερμόντ. "Είναι μια νέα τάξη τεχνούργημα: ένας ζωντανός, προγραμματιζόμενος οργανισμός."
Οι αλγόριθμοι διαμόρφωσαν την εξέλιξη των ξενοβότων. Έχουν αυξηθεί από τα κύτταρα του δέρματος και της καρδιάς σε συσσωματώματα ιστών αρκετών εκατοντάδων κυττάρων που μετακινούνται σε παλμούς που παράγονται από καρδιακό μυϊκό ιστό, δήλωσε ο Sam Kriegman, υποψήφιος διδακτορικός για την εξελικτική ρομποτική στο Τμήμα Πληροφορικής του Πανεπιστημίου του Vermont στο Burlington .
"Δεν υπάρχει κανένας εξωτερικός έλεγχος από ένα τηλεχειριστήριο ή από μια βιοηλεκτρική ενέργεια. Αυτό είναι ένας αυτόνομος παράγοντας - είναι σχεδόν σαν ένα παιχνίδι με ταλαντώσεις", λέει ο Kriegman στην Live Science.
Οι βιολόγοι τροφοδοτούσαν έναν περιορισμένο υπολογιστή για τα αυτόνομα xenobots, όπως η μέγιστη μυϊκή δύναμη των ιστών τους, και πώς θα μπορούσαν να κινηθούν μέσα από ένα υδατώδες περιβάλλον. Στη συνέχεια, ο αλγόριθμος παρήγαγε γενιές των μικροσκοπικών οργανισμών. Τα bots με τις καλύτερες επιδόσεις θα "αναπαραχθούν" μέσα στον αλγόριθμο. Και ακριβώς όπως η εξέλιξη λειτουργεί στον φυσικό κόσμο, οι λιγότερο επιτυχημένες μορφές θα διαγραφούν από το πρόγραμμα υπολογιστή.
"Τελικά, ήταν σε θέση να μας δώσει σχέδια που πραγματικά μπορούσαν να μεταφερθούν σε πραγματικά κύτταρα. Ήταν μια σημαντική ανακάλυψη", δήλωσε ο Kriegman.
Οι συντάκτες της μελέτης έφεραν αυτά τα σχέδια στη ζωή, συνδυάζοντας τα βλαστοκύτταρα μαζί για να σχηματίσουν αυτο-τροφοδοτούμενα 3D σχήματα που σχεδιάστηκαν από τον αλγόριθμο εξέλιξης. Τα κύτταρα του δέρματος κρατούσαν τα ξενόβια μαζί και ο ξυλοδαρμός των καρδιακών ιστών σε συγκεκριμένα μέρη των "σωμάτων" τους προωθούσε τους βόμβους μέσα από το νερό σε ένα τρυβλίο Petri για μέρες και ακόμη εβδομάδες σε τέντωμα χωρίς να χρειάζεται πρόσθετα θρεπτικά συστατικά, σύμφωνα με τη μελέτη . Οι «μποτς ήταν ακόμη σε θέση να επιδιορθώσουν σημαντικές ζημιές», δήλωσε ο Kriegman.
"Κόψαμε το ζωντανό ρομπότ σχεδόν στο μισό και τα κελί του αυτομάτως φερμουάρ το σώμα του πίσω", είπε.
"Μπορούμε να φανταστούμε πολλές χρήσιμες εφαρμογές αυτών των ζωντανών ρομπότ που δεν μπορούν να κάνουν και άλλες μηχανές", δήλωσε ο Michael Levin, διευθυντής του Κέντρου Ανανεωτικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Tufts της Μασαχουσέτης. Αυτές μπορεί να περιλαμβάνουν τη στόχευση των τοξικών διαρροών ή της ραδιενεργού μόλυνσης, τη συλλογή θαλάσσιων μικροπλαστικών ή ακόμη και την εκσκαφή πλακών από ανθρώπινες αρτηρίες, ανέφερε ο Levin σε δήλωση.
Δημιουργίες που θολώνουν τη γραμμή μεταξύ των ρομπότ και των ζωντανών οργανισμών είναι δημοφιλή θέματα επιστημονικής φαντασίας. σκεφτείτε τις μηχανές δολοφόνων στις ταινίες "Terminator" ή τα replicants από τον κόσμο του "Runner Blade". Η προοπτική των λεγόμενων ζωντανών ρομπότ - και η χρήση της τεχνολογίας για τη δημιουργία ζωντανών οργανισμών - προφανώς εγείρει ανησυχίες για ορισμένους, δήλωσε ο Levin.
«Αυτός ο φόβος δεν είναι παράλογο», είπε ο Levin. "Όταν αρχίζουμε να βάλουμε τα πράγματα με πολύπλοκα συστήματα που δεν καταλαβαίνουμε, θα πάμε να έχουμε απρόβλεπτες συνέπειες."
Ωστόσο, η οικοδόμηση σε απλές οργανικές μορφές όπως οι ξενοβότοι θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε ευεργετικές ανακαλύψεις, πρόσθεσε.
"Αν η ανθρωπότητα πρόκειται να επιβιώσει στο μέλλον, πρέπει να καταλάβουμε καλύτερα πόσο σύνθετες ιδιότητες, κατά κάποιο τρόπο, προκύπτουν από απλούς κανόνες", ανέφερε ο Levin.
Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν ηλεκτρονικά στις 13 Ιανουαρίου στο περιοδικό Proceedings της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.
