Hvad sker der, når du tager celler fra frøembryoer og dyrker dem til nye organismer, der blev "udviklet" af algoritmer? Du får noget, som forskerne kalder verdens første "levende maskine."
Selvom de originale stamceller kom fra frøer - den afrikanske kløede frø, Xenopus laevis - disse såkaldte xenobots ligner ikke nogen kendte padder. De små klatter måler kun 0,04 inches (1 millimeter) bred og er lavet af levende væv, som biologer samlet i kroppe designet af computermodeller, ifølge en ny undersøgelse.
Disse mobile organismer kan bevæge sig uafhængigt og kollektivt, kan selvhelbrede sår og overleve i flere uger ad gangen og kan potentielt bruges til at transportere medicin inde i en patients krop, rapporterede forskere for nylig.
"De er hverken en traditionel robot eller en kendt dyreart," siger en medforfatter Joshua Bongard, en computerforsker og robotikekspert ved University of Vermont, i en erklæring. "Det er en ny artifaktklasse: en levende, programmerbar organisme."
Algoritmer formede udviklingen af xenobots. De voksede fra hud- og hjertestamceller til vævsklumper på flere hundrede celler, der bevægede sig i pulser genereret af hjertemuskelvæv, sagde hovedundersøgelsesforfatter Sam Kriegman, en doktorgradskandidat, der studerer evolutionsrobotik ved University of Vermont's Department of Computer Science, i Burlington .
"Der er ingen ekstern kontrol fra en fjernbetjening eller bioelektricitet. Dette er et autonomt middel - det er næsten som et afviklet legetøj," fortalte Kriegman til Live Science.
Biologer fodrede en computerbegrænsning for de autonome xenobots, såsom den maksimale muskelstyrke i deres væv, og hvordan de kan bevæge sig gennem et vandigt miljø. Derefter producerede algoritmen generationer af de små organismer. De bedst-presterende bots ville "gengive" inde i algoritmen. Og ligesom evolution fungerer i den naturlige verden, vil de mindst succesrige former blive slettet af computerprogrammet.
”Til sidst var det i stand til at give os design, der faktisk kunne overføres til rigtige celler. Det var et gennembrud,” sagde Kriegman.
Undersøgelsesforfatterne bragte derefter disse designs til live og sammensatte stamceller til dannelse af selvdrevne 3D-figurer designet af udviklingsalgoritmen. Hudceller holdt xenobots sammen, og banket af hjertevæv i bestemte dele af deres "kroppe" fremdrev botterne gennem vand i en petriskål i dage og endda uger i strækning uden at have brug for yderligere næringsstoffer, ifølge undersøgelsen . “Bots var i stand til at reparere betydelig skade, sagde Kriegman.
”Vi skar den levende robot næsten i halve, og dens celler lynlåste automatisk sin krop tilbage,” sagde han.
"Vi kan forestille os mange nyttige anvendelser af disse levende robotter, som andre maskiner ikke kan gøre," sagde studieforfatter Michael Levin, direktør for Center for Regenerative and Developmental Biology ved Tufts University i Massachusetts. Disse kan omfatte målretning af giftige udslip eller radioaktiv forurening, opsamling af marin mikroplastik eller endda udgravning af plak fra menneskelige arterier, sagde Levin i en erklæring.
Skabelser, der slører linjen mellem robotter og levende organismer er populære emner inden for science fiction; tænk på dræbermaskinerne i "Terminator" -filmene eller replikanterne fra "Blade Runner" -verdenen. Udsigten til såkaldte levende robotter - og at bruge teknologi til at skabe levende organismer - vækker forståeligt nok bekymringer for nogle, sagde Levin.
”Den frygt er ikke urimelig,” sagde Levin. "Når vi begynder at rodde rundt med komplekse systemer, som vi ikke forstår, får vi utilsigtede konsekvenser."
Ikke desto mindre kunne bygning på enkle organiske former som xenobots også føre til gavnlige opdagelser, tilføjede han.
”Hvis menneskeheden overlever ind i fremtiden, er vi nødt til bedre at forstå, hvordan komplekse egenskaber på en eller anden måde kommer ud af enkle regler,” sagde Levin.
Resultaterne blev offentliggjort online 13. januar i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.
