Запознайте се с ксенобот - първият "жив" робот (видео)

Учени направиха грандиозен пробив в био роботиката, създавайки първите живи и самолекуващи се роботи от стволовите клетки на жаби, съобщи Sciencealert.

Как се родиха?

В общия случай, ако следват своето естествено развитие, стволовите клетки се превръщат в тъкан на кожата или сърцето. Вместо това, в конфигурации, проектирани от алгоритми и конструирани от хората, тези клетки са сглобени в нещо съвсем ново: първите в историята роботи, конструирани изцяло от живи клетки.

Създателите са ги нарекли (xenobots) ксеноботи, от името на африканската жаба, използвана в експеримента – ксенопус лаевис, и са микроскопични петна, съдържащи между 500 и 1000 клетки, които са в състояние да се движат, да се самоорганизират и дори да транспортират минимални товари. Тези ксеноботи не приличат на никой жив организъм или орган, които сме срещали или са били създавани до момента.

Възможностите за приложение на изкуствено създадените живи машини, от таргетиран пренос на лекарства до оздравяване на околната среда, са доста впечатляващи.

"Това са нови живи машини", казва компютърният учен и роботизист Джошуа Бонгард от университета във Върмонт.

"Те не са нито традиционен робот, нито познат за нас вид животни. Това е нов клас артефакт: жив, програмируем организъм."

Проектирането на ксеноботи изисква използването на суперкомпютър и алгоритъм, който на практика може да събере няколкостотин клетки от сърцето и кожата на жабата в различни конфигурации (донякъде като LEGO конструктор) и да симулира резултатите.

Хиляди конфигурации на клетки  са били проектирани по този алгоритъм като най-успешните от тях са запазени и усъвършенствани, докато не станат максимално добри и успешни.

След това екипът избира най-обещаващите дизайни за физическо изграждане на клетките, събрани от ембрионални африкански жаби (Xenopus laevis). Това е изключително пипкава дейност, за която се използват микроскопични щипци и електрод.

Когато най-накрая са събрани заедно, конфигурациите от клетки всъщност вече са в състояние да се движат. Кожните клетки действат като своеобразно скеле, за да задържат всичко заедно, докато контракциите на мускулите на сърдечните клетки работят за задвижването на ксеноботите.

Какво могат?

Тези мини "машини" се движат във водна среда до около седмица, без да са им необходими допълнителни хранителни вещества, захранвани от собствените им "предварително заредени" запаси от енергия под формата на липиди и протеини.

Един от дизайните има "проход" през средата, който може да се използва за транспортиране на предмети, установи екипът. Това може да се окаже голям пробив в нанороботиката и във възможностите за таргетиран пренос на лекарства до точно определена точка на тялото.

[[{"fid":"346844","view_mode":"default","fields":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false},"link_text":null,"type":"media","field_deltas":{"1":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false}},"attributes":{"height":463,"width":700,"class":"media-element file-default","data-delta":"1"}}]]
(Kriegman et al., PNAS, 2019)

Ксеноботите също преместват обекти в реалния свят. Когато в средата им бяха разпръснати частици, ксеноботите спонтанно работеха заедно, движейки се в кръг, за да избутат частиците на едно място.

Според изследователите техните усилия могат да дадат безценна представа за това как клетките общуват и работят заедно.

"Това е 100 процента жаба ДНК, но това не са жаби. И тогава се питаме: какво още са способни да изградят тези клетки на пръв поглед обикновени клетки?", казва биологът Майкъл Левин от университета Туфтс.

"Както показахме, от тези жабешки клетки могат да бъдат създадени интересни форми на живот, които са напълно различни от това, което би била тяхната анатомия по подразбиране".

Въпреки че екипът ги нарича "живи", това може да зависи от начина, по който определяте живите същества. Тези ксеноботи не са в състояние да се развиват самостоятелно, няма репродуктивни органи и те не са в състояние да се размножават.

Когато в клетките липсват хранителни вещества, ксеноботите просто се превръщат в малка бучка мъртви клетки. (Но това също така означава, че са биоразградими, което им дава още едно предимство пред метални и пластмасови роботи.)

Въпреки че настоящото състояние на ксеноботите е сравнително безобидно, съществува потенциал за бъдеща работа за включване на клетките на нервната система или за развитието им в биологични оръжия. С нарастването на тази област на научни изследвания, трябва да бъдат написани, приложени и спазвани указания за регулации и етичност.

Но има и много потенциални блага.

"Можем да си представим много полезни приложения на тези живи роботи, които другите машини не могат да направят", казва Левин, "като търсене на вредни съединения или радиоактивни отпадъци, събиране на микропластмаси в океаните, транспорт на лекарства в кръвоносните съдове и други".

Редактор: Цветелин Димитров