Ученые создали первых в мире живых роботов — Роботех

Ученые создали первых в мире живых роботов

Стволовые клетки, взятые у эмбриональных лягушек, превратили в нечто новое: ученые создали первые в мире роботы, построенные полностью из живых клеток. Создатели назвали их ксеноботами; крошечные шарики субмиллиметрового размера, содержащие от 500 до 1000 ячеек, которые могли перемещаться по чашке Петри, самоорганизовываться и даже перевозить мелкие полезные грузы. Эти ксеноботы не похожи ни на один живой организм или орган, с которым мы сталкивались или создавали до настоящего времени.

Возможности для нестандартных живых машин, предназначенных для самых разных целей, от адресной доставки лекарств до восстановления окружающей среды, просто поражают воображение, пишет Science Alert.

«Это новые живые машины. Они не являются ни традиционным роботом, ни известным видом животных. Это новый класс артефактов: живой, программируемый организм», — сказал ученый-компьютерщик и робототехник Джошуа Бонгар из Университета Вермонта.

Разработка ксеноботов требовала использования суперкомпьютера и алгоритма, который мог бы фактически собрать несколько сотен клеток сердца и кожи лягушки в различных конфигурациях (что-то вроде кирпичиков LEGO) и моделировать результаты.

Ученые должны назначить желаемый результат и алгоритм создаст подходящие варианты, нацеленные на достижение этого результата. Тысячи конфигураций ячеек были разработаны с помощью алгоритма с разным уровнем успеха.

Наименее удачные конфигурации ячеек были отброшены, а наиболее удачные были сохранены и уточнены, пока они не стали настолько хорошими, насколько это вообще возможно.

Затем команда выбрала наиболее перспективные конструкции для физического построения клеток, собранных у эмбриональных лягушек с африканскими когтями ( Xenopus laevis ). Это была кропотливая работа с использованием микроскопических щипцов и электрода.

Когда они были наконец собраны вместе, конфигурации фактически могли перемещаться в соответствии с моделированием. Клетки кожи действуют как своего рода леса, удерживающие все вместе, в то время как сокращения сердечных мышечных клеток работают, чтобы продвигать ксеноботов.

Эти машины перемещались по водной среде в течение недели без необходимости в дополнительных питательных веществах, питаемых своими собственными «предварительно загруженными» запасами энергии в виде липидов и белков.

Ксеноботы перемещали объекты и в реальном мире. Когда их окружение было разбросано по частицам, ксеноботы спонтанно работали вместе, перемещаясь круговыми движениями, чтобы вытолкнуть частицы в одну точку.

Это увлекательная работа. По словам исследователей, их усилия могут дать неоценимое представление о том, как клетки взаимодействуют и работают вместе.

«Вы смотрите на клетки, с которыми мы строим наших ксеноботов, и, по геному, это лягушки. Это на 100 процентов ДНК лягушки — но это не лягушки. Тогда вы спрашиваете, ну и что еще эти клетки способны строить? Как мы показали, эти клетки-лягушки могут быть использованы для создания интересных живых форм, которые полностью отличаются от их анатомии по умолчанию» — сказал биолог Михаил Левин из Университета Тафтса.

Хотя команда называет их «живыми», это может зависеть от того, как вы определяете живых существ. Эти ксеноботы не могут развиваться сами по себе, репродуктивных органов нет, и они не могут размножаться.

Когда в клетках заканчиваются питательные вещества, ксеноботы просто становятся небольшим скоплением мертвых клеток. (Это также означает, что они биоразлагаемы, что дает им еще одно преимущество перед металлическими и пластиковыми роботами.)

Хотя текущее состояние ксеноботов относительно безвредно, существует потенциал для будущей работы по включению клеток нервной системы или превращению их в биооружие. По мере роста этой области исследований необходимо будет написать, применять и соблюдать руководящие принципы по вопросам этики и регулирования.

Но потенциального добра тоже много.

«Мы можем вообразить множество полезных применений этих живых роботов, которые не могут сделать другие машины, — сказал Левин , — например, выискивая неприятные соединения или радиоактивное загрязнение, собирая микропластики в океанах, путешествуя по артерия или даже вычищая зубной налет».

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *