-->
Вторник, 18 Января 2022

Оценить материал


Вставить в блог

Bookmark and Share

Американские ученые создали первых живых роботов, дающих потомство

30 Ноября, 2021

Американские ученые создали первых живых роботов, дающих потомство. Фото: Dr Douglas Blackiston and Dr Sam Kriegman

Американские ученые создали первых живых роботов, дающих потомство. Фото: Dr Douglas Blackiston and Dr Sam Kriegman

Живых роботов, умеющих производить потомство, создали биологи из США. Организмы на основе эмбриональных клеток лягушки оказались способны собирать из этих клеток свои подобия – ранее такой механизм воспроизводства наблюдался лишь на молекулярном уровне. Исследователи рассчитывают использовать ксеноботов для множества различных задач, от сбора пластика в океане до регенеративной медицины.

В 2020 году американские биологи из Вермонтского, Тафтского и Гарвардского университетов создали ксеноботов – «живых роботов». Для этого они взяли плюрипотентные стволовые клетки из кожи эмбрионов африканской когтистой лягушки (Xenopus laevis) и выращивали их в солевом растворе. Клетки сливались в сфероидный организм, отращивая на внешнем слое реснички, которые помогали ему передвигаться.

«Большинство людей думают о роботах как о созданиях из металлов и керамики, но дело не столько в том, из чего сделан робот, сколько в том, что он делает – действует самостоятельно на пользу человеку, – говорит профессор информатики и эксперт по робототехнике Джош Бонгард, ведущий автор исследования. – В этом смысле это робот, но это также и организм, созданный из генетически немодифицированной клетки лягушки».

Теперь эта же группа исследователей выяснила, что их творение способно размножаться. Процесс ученые описали в статье в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

У ксеноботов нет ни нейронов, ни репродуктивной, пищеварительной и прочих систем, они естественным образом распадаются через две недели. 

«Они точно не вырастают в лягушек, они фактически сохраняют ту форму, в которой мы хотим их оставить, – рассказывает Бонгард. – И они выглядят и ведут себя совсем не так, как обычная лягушка».

Размножаются ксеноботы тоже не так, как лягушки. Животные и растения могут размножаться половым (как с помощью оплодотворения, так и однополым способом) и бесполым путем, ксеноботы же прибегают к кинематической саморепликации, которая ранее не наблюдалась у организмов – лишь у молекул.

При саморепликации ксеноботы используют вещества, находящиеся в окружающей среде, чтобы создавать свои копии.

Американские ученые создали первых живых роботов, дающих потомство. Иллюстрация: pnas.org
Иллюстрация: pnas.org

Концепция самореплицирующихся машин была предложена еще в XIX веке, но развитие получила лишь во второй половине XX века. В XXI веке стартовали проекты, посвященные созданию самовоспроизводящихся клеточных автоматов, роботов и даже фабрик, которые позволят колонизировать Луну и Марс.

«Кинематическая саморепликация в молекулах определенно была важна в начале жизни на Земле. Но мы не знаем, играла ли эта форма репликации, которую мы сейчас наблюдаем в группах клеток, какую-то роль в зарождении жизни», – отмечает Бонгард.

Это свойство ксеноботов ученые открыли, наблюдая за их поведением в чашке Петри, где содержалась вода из пруда и клетки эмбрионов лягушки. Ксеноботы перемещались в чашке, сталкиваясь с другими клетками и собирая их в кучи. Если куча оказывалась достаточно велика – около 50 клеток, – она образовывала нового ксенобота. «Потомство» повторяло поведение «предков», но вот «внуки» уже оказывались слишком слабы и неспособны воспроизводиться.

«Мы обнаружили, что синтетические многоклеточные агрегаты также могут воспроизводиться кинематически, перемещая и сжимая диссоциированные клетки в окружающей среде в функциональные самокопии, – пишут авторы работы. – Эта форма сохранения вида, ранее не наблюдаемая ни у одного организма, возникает спонтанно в течение нескольких дней, а не развивается тысячелетиями».

«Меня это поразило, – признается профессор биологии Майкл Левин, соавтор исследования. – У лягушек есть способ размножения, который они обычно используют, но если освободить определенные клетки от остальной части эмбриона и дать им понять, как оказаться в новой среде, они не только находят новый способ передвижения, но и, очевидно, новый способ размножения».

То, что кинематическая саморепликация, ранее не наблюдаемая ни у растений, ни у животных, могла возникнуть без генетической модификации, демонстрирует, насколько радикально и быстро биологические существа могут адаптироваться и изменяться в ответ на окружающую среду, объясняют исследователи.

Американские ученые создали первых живых роботов, дающих потомство. Иллюстрация: pnas.org
Иллюстрация: pnas.org

Моделирование с помощью искусственного интеллекта показало, что, если придать ксеноботам определенную форму, например, персонажа игры Pac-Man, они будут воспроизводить ее при репликации. Кроме того, эта форма оказалась наиболее удачной для дальнейшей саморепликации – «рот» помогал более эффективно собирать в кучу эмбриональные клетки. Также удалось выяснить, что ксеноботы способны, например, чинить электрические цепи – но пока этот результат получен тоже на основе моделирования, а не реального эксперимента.

Исследователи рассчитывают, что ксеноботов получится использовать для различных задач, от сбора микропластика в водоемах до медицинских вмешательств – например, в случае, когда необходимо ускорить регенерацию клеток.

Источник: Газета

Просмотров: 737

Вставить в блог

Оценить материал

Отправить другу



Добавить комментарий

Введите символы, изображенные на картинке в поле слева.
 

0 комментариев

И Н Т Е Р В Ь Ю

Видео

Loading video...

НАЙТИ ДОКТОРА

Новостная лента

Все новости