info@seleznov.net
Russian Arabic English German Hebrew

Xenobots — первые программируемые биороботы, состоящие только из живых клеток

Исследователи из университета Вермонта и университета Тафтса создали то, что можно назвать новой искусственной формой жизни, которая состоит исключительно из живых клеток и обладает заранее запрограммированным поведением. Эти «живые роботы" изготовлены из клеток тканей кожи и сердечной мышцы, взятых у эмбрионов лягушек. Клетки кожи выполняют роль оболочки, придающей биороботам их форму, напоминающую каплю с четырьмя ножками, а клетки сердечной ткани, способные сокращаться, позволяют этим искусственным организмам передвигаться и выполнять работу, на которую они были запрограммированы при их создании.

«Это новые живые машины» — рассказывает Джошуа Бонгард (Joshua Bongard), ведущий исследователь,— «Они не являются роботами в традиционном понимании, и они даже не напоминают ни один из известных видов живых существ. Это совершенно новый класс — живой и полностью программируемый организм».

Каждый искусственный организм имеет размер около 1 миллиметра. Свое название «Xenobots» эти организмы получили от Xenopus laevis, вида лягушек, от которых первоначально были взяты клетки. Согласно результатам испытаний, искусственные организмы могут плавать в жидкой среде в течение нескольких дней и даже недель, расходуя только заключенную в них изначально эмбриональную энергию.

Пока действия, на которые способны биороботы Xenobots, не могут похвастаться сложностью и многообразием. Тем не менее, новая технология является первым доказательством возможности создания живых перепрограммируемых машин. И в будущем такие машины могут быть изготовлены на заказ для выполнения разнообразных задач, таких, как очистка окружающей среды или выполнение действий внутри тела человека.

Отметим, что структура биороботов Xenobots, являющаяся одновременно и их программой, была разработана при помощи суперкомпьютерного кластера Deep Green. «Эволюционный алгоритм» придумал тысячи возможных вариантов структуры биороботов, а затем, используя моделирование, было определено, какая из структур наиболее подходит для выполнения поставленной задачи. Во время работы исследователи вырастили множество поколений самых успешных проектов биороботов, пока не был сделан окончательный выбор в пользу текущей структуры и формы.

Ксеноботы сделаны из клеток кожи лягушки (зеленый) и клеток сердца (красный). Слева - компьютерный проект для дизайна, а справа — сама форма жизни Сэм Кригман, UVM

Интересен тот факт, что исследователи собирали биороботов из стволовых клеток, согласно проекту, разработанному суперкомпьютером, буквально вручную под микроскопом. Но, как только организм биоробота обрел свою целостность, он стал способен сам себя исправлять и корректировать допущенные ошибки, подобно нормальному живому организму.

Помимо основной структуры, исследователи собрали и успешно проверили биороботов других типов. Один из типов имел сквозное отверстие по центру, благодаря которому уменьшалось лобовое сопротивление при движении, что позволяло роботу двигаться быстрее или с прежней скоростью, но в более экономичном режиме. Еще одним из типов биороботов был биоробот, в теле которого был создан грузовой отсек, куда в будущем предполагается загружать груз лекарственных препаратов или что-то другое.

Одним из основных преимуществ биороботов Xenobots является их возможность к самозаживлению и самовосстановлению. Исследователи проверили эти способности, разрезав тела некоторых биороботов почти наполовину. Через какое-то время биороботам удалось полностью восстановиться, после чего они, как ни в чем не бывало, вернулись к выполнению основной задачи. Кроме этого, после выполнения поставленной задачи биороботы просто умирают, а их мертвые клетки разлагаются естественным и безопасным биологическим способом.

Анимация, показывающая смоделированное движение ксенобота (вверху) и фактическое движение (внизу) Сэм Кригман, UVM

Создание биороботов Xenobots является большим шагом на пути создания искусственных форм жизни. В свое время ученым уже удавалось вырастить полусинтетические организмы, искусственные эмбрионы, бактерии с ДНК, имеющей две дополнительные пары оснований и многое другое. Но данный случай является первым, когда на свет появились совершенно новые биомашины, не имеющие даже близких аналогов в живой природе.

 

Источник: New Atlas


ПОПУЛЯРНЫЕ СООБЩЕНИЯ

Галлюцинации имплантированы в мозг мыши с использованием света

Исследование показывает преимущества снижения стресса от общения с собаками и кошками

Астронавты Аполлона оставили мусор, сувениры и эксперименты на Луне

В Лаосе обнаружено более ста погребальных «кувшинов»