Вчені кажуть, що дивні істоти є першими в світі «живими роботами», що самовідтворюються

Кольорове зображення ксенобота (червоний) і агрегованих стовбурових клітин (зелений). (Дуглас Блекістон)

Вчені створили, як вони кажуть, перших самовідтворюваних «роботів», зроблених із живих клітин.

Спочатку ці дивовижні «ксеноботи» можуть здатися примітними своєю зовнішньою схожістю з Pac-Man, але їхня схожість із персонажем відеоігор, мабуть, найменш дивна річ у них.

Ці незвичайні роботизовані створіння є поділом того, що ті ж дослідники оприлюднили минулого року, коли представили перші у світі роботи, повністю побудовані з живих клітин - в цьому випадку, стовбурові клітини взяті з ембріональних жаб.



'Це нові живі машини', - сказав інформатик і робототехнік Джошуа Бонгард з Університету Вермонта. пояснив у той час .

«Вони не є ані традиційним роботом, ані відомим видом тварин. Це новий клас артефактів: живий, програмований організм.

Тепер Бонгард і його співробітники зробили наступний крок, надавши ксеноботам можливість самовідтворюватися та породжувати нові версії себе.

У цьому випадку самовідтворення не досягається такими техніками відтворення ми зазвичай бачимо в біологічних формах життя .

Натомість дослідники виявили, що якщо вони помістять достатню кількість ксеноботів у чашку Петрі в безпосередній близькості один до одного, їхній колективний рух почне накопичувати інші пухкі клітини жаб, які плавають поруч у розчині.

Коли достатню кількість цих клітин було зібрано разом, купа приблизно з 50 клітин стала своєрідним потомством організму ксенобота, здатного плавати самостійно, накопичуючи при цьому власне потомство.

Явище, що називається спонтанним кінематичним самовідтворенням, спостерігалося раніше в інших видах молекулярні машини та моделі , але ніколи раніше в живих багатоклітинних системах, таких як ксеноботи.

«Ми виявили, що синтетичні багатоклітинні агрегати також можуть реплікуватися кінематично, переміщуючи та стискаючи дисоційовані клітини в їх оточенні у функціональні самокопії», — дослідники. пояснити в новій статті опис реконфігурованих організмів.

«Ця форма збереження, яку раніше не було в жодному організмі, виникає спонтанно протягом кількох днів, а не розвивається протягом тисячоліть».

(Сем Крігман і Дуглас Блекістон)

Вгорі: моделювання (ліворуч) передбачає реальну систему самовідтворення in vitro (праворуч).

Щоб зробити самовідтворюваних роботів, дослідники витягли плюрипотентні стовбурові клітини з африканської пазуристої жаби ( Xenopus laevis ) шкіри ембріонів та інкубували їх у сольовому розчині, протягом якого певна кількість клітин прилипала до сфероїдного організму, вирощуючи вії на його зовнішньому шарі, що дозволяло йому рухатися.

Коли дюжину організмів першого покоління опустили в другу чашку разом із дисоційованими стовбуровими клітинами, рух організмів згрупував стовбурові клітини в купи, які сформували нове покоління організмів, які потім продовжили повторювати ту саму поведінку укладання. клітини в купи.

Однак ті самі дисоційовані стовбурові клітини, залишені в розчині, не самозбиралися, показуючи, що їм потрібен початковий рух ксеноботів-попередників, щоб ініціювати їх утворення в агреговані організми.

Те, що ця кінематична самовідтворення, поведінка, яку раніше не було у рослин або тварин, може виникнути без генетичної модифікації, демонструє, наскільки радикально біологічні істоти можуть адаптуватися та змінюватися у відповідь на навколишнє середовище, пояснили дослідники у своїй статті.

Команда також виявила, що вони можуть посилити це явище, використовуючи штучний інтелект для моделювання умов, які можуть посилити поведінку, що самовідтворюється.

«Моделювання показало, що деякі форми тіла збільшували розмір купи та цикли реплікації, тоді як інші гальмували або зупиняли самовідтворення», – пояснюють дослідники . «Деякі, але не всі геометрії були кращими за сфероїди».

Зрештою, форма півміторуса (по суті, Pac-Man у 3D) була найкращим кандидатом для накопичення клітин жаби в нові організми, і модифікації середовища – введення стін, які обмежують рух ксеноботів – також допомогли.

Хоча ми ще тільки починаємо втручатися в ці живі створіння-роботи, дослідники кажуть, що незвичайні організми одного разу зможуть виконувати корисну роботу, якщо ми зможемо продовжувати з’ясовувати, як вони функціонують, а також вирішувати правильні завдання для них .

«Це свідчить про те, що технології майбутнього можуть стати більш корисними в міру їх поширення, якщо не мати зовнішнього керівництва». пояснює команда , «і це життя таїть дивовижні поведінки просто під поверхнею, чекаючи, щоб їх розкрили».

Про висновки повідомляється в PNAS .

Про Нас

Публікація Незалежних, Перевірених Фактів Звітів Про Здоров'Я, Космос, Природу, Технології Та Навколишнє Середовище.