Встречайте xenobot - первого «живого» робота (видео)

Ученые создали «живых роботов» с помощью стволовых клеток лягушки

Ученые сделали большой прорыв в био-робототехнике, создав первых живых и самовосстанавливающихся роботов из стволовых клеток лягушки, сообщает Sciencealert.

Как правило, если они следуют за своим естественным развитием, стволовые клетки превращаются в ткани кожи или сердца. Вместо этого, в конфигурациях, разработанных алгоритмами и созданных людьми, эти ячейки собраны во что-то совершенно новое: первые роботы, построенные полностью из живых клеток.

Ученые впервые создали «живых роботов»
Ученые впервые создали «живых роботов»

Создатели назвали их ксеноботами, от имени африканской лягушки, использованной в эксперименте, - xenopus laevis, и представляют собой микроскопические пятна, содержащие от 500 до 1000 клеток, которые способны перемещаться, самоорганизовываться и даже транспортировать минимально грузы. Эти ксеноботы не похожи ни на один живой организм или орган, с которым мы сталкивались или когда-либо создавали.

Возможности использования искусственно созданных живых машин, от адресной доставки лекарств до восстановления окружающей среды, весьма впечатляют.

«Это новые живые машины», - говорит ученый и роботист Джошуа Бонгар из Университета Вермонта.


«Они не являются ни традиционным роботом, ни известным нам видом. Это новый класс артефактов: живой, программируемый организм».

Проектирование ксеноботов требует использования суперкомпьютера и алгоритма, который может фактически собрать несколько сотен клеток из сердца и кожи лягушки в различных конфигурациях (что-то вроде конструктора LEGO) и моделировать результаты.

Тысячи конфигураций ячеек были разработаны с использованием этого алгоритма, при этом самые успешные конфигурации сохраняются и уточняются до тех пор, пока они не станут настолько хорошими и успешными, насколько это возможно.

Затем команда отбирает наиболее перспективные проекты для физического конструирования клеток, собранных эмбриональными африканскими лягушками (Xenopus laevis). Это очень утомительное занятие, в котором используются микроскопические щипцы и электрод.

Когда, наконец, собраны вместе, конфигурации ячеек на самом деле уже могут двигаться. Клетки кожи действуют как своего рода каркас, удерживающий все вместе, в то время как сокращения мышечных клеток сердечных клеток работают, чтобы управлять ксеноботами.

Эти мини «машины» перемещаются в водной среде на срок до недели, без необходимости в дополнительных питательных веществах, питаемых их собственными «предварительно загруженными» запасами энергии в виде липидов и белков.

Команда обнаружила, что у одного из дизайнов есть «проход» через середину, который можно использовать для транспортировки предметов. Это может стать крупным прорывом в наноробототехнике и в способности нацеливать доставку лекарств в конкретную точку организма.

Ксеноботы также перемещают объекты в реальный мир. Когда частицы рассеялись в их среде, ксеноботы спонтанно работали вместе, двигаясь по кругу, чтобы сблизить частицы.

По словам исследователей, их усилия могут дать бесценное представление о том, как клетки взаимодействуют и работают вместе.

«Это на 100 процентов ДНК лягушки, но это не лягушки. И тогда мы спрашиваем себя, что еще могут на первый взгляд строить обычные клетки?» - говорит биолог Майкл Левин из Университета Тафтса.

«Как мы показали, из этих клеток лягушки могут быть созданы интересные формы жизни, которые полностью отличаются от их анатомии по умолчанию».

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

Когда клеткам не хватает питательных веществ, ксеноботы просто превращаются в маленький кусочек мертвых клеток. (Но это также означает, что они биоразлагаемы, что дает им еще одно преимущество перед металлическими и пластиковыми роботами).

Хотя нынешнее состояние ксеноботов относительно безвредно, в будущем есть возможность включить клетки в нервную систему или превратить их в биологическое оружие. По мере роста этой области исследований должны быть написаны, внедрены и соблюдены руководящие принципы по регулированию и этике.

Но есть также много потенциальных выгод.

«Мы можем представить себе множество полезных применений этих живых роботов, которых не могут другие машины, - говорит Левин, - таких, как поиск вредных соединений или радиоактивных отходов, сбор микропластиков в океанах, транспортировка лекарств в кровеносные сосуды и многое другое».

Ещё по теме:
Adblock
detector