Zbudowane z komórek macierzystych afrykańskiej żaby szponiastej (Xenopus laevis), od której wzięła swoją nazwę, ksenoboty mają mniej niż milimetr (0,04 cala) szerokości. Te małe kulki zostały po raz pierwszy ujawnione w 2020 roku po eksperymentach, które wykazały, że mogą się poruszać, współpracować w grupach i samoleczyć.
Teraz naukowcy, którzy opracowali go na Uniwersytecie Vermont, Uniwersytecie Tufts i Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering na Uniwersytecie Harvarda, twierdzą, że odkryli całkowicie nową formę reprodukcji biologicznej, niepodobną do żadnego zwierzęcia czy rośliny znanej nauce.
To mnie zwaliło” – powiedział Michael Levine, profesor biologii i dyrektor Allen Discovery Center na Tufts University, który był zaangażowany w nowe badania.
„Żaby mają metodę rozmnażania, której normalnie używają, ale kiedy… uwalnia (komórki) od reszty zarodka i daje im szansę na zrozumienie, jak się znajdują w nowym środowisku, a nie tylko sobie wyobrażają nowy sposób poruszania się, ale także pozornie odkrywają nowy sposób reprodukcji”.
Robot czy żywa istota?
Komórki macierzyste to niewyspecjalizowane komórki, które mają zdolność rozwijania się w różne typy komórek. Aby stworzyć te roboty, naukowcy zeskrobali żywe komórki macierzyste z zarodków żab i pozostawili je do inkubacji. Nie ma manipulacji genetycznych.
„Większość ludzi myśli o robotach jako wykonanych z metalu i ceramiki, ale nie chodzi tu tak bardzo o to, z czego zbudowany jest człowiek, ile o to, co robią, działając samotnie w imieniu ludzi”. powiedział Josh Bongaard, profesor informatyki i ekspert w dziedzinie robotyki na Uniwersytecie Vermont i główny autor badania.
W ten sposób jest robotem, ale jest też wyraźnie organizmem zrobionym z komórki żaby niemodyfikowanej genetycznie.
Odkryli, że ksenoboty, które początkowo miały kulisty kształt i składały się z około 3000 komórek, mogły się rozmnażać, powiedział Bongard. Ale zdarzało się to rzadko i tylko w określonych okolicznościach. Bongard powiedział, że ksenoboty wykorzystują „transkrypcję kinetyczną” – proces, o którym wiadomo, że zachodzi na poziomie molekularnym, ale nie był wcześniej obserwowany w skali komórek lub całych organizmów.
Z pomocą sztucznej inteligencji naukowcy przetestowali miliardy kształtów ciała, aby ksenoboty były bardziej wydajne w tego typu replikacji. Superkomputer miał kształt litery C, który wyglądał jak Pac-Man, gra wideo z lat 80-tych. Odkryli, że był w stanie znaleźć maleńkie komórki macierzyste na szalce Petriego, zebrał ich setki w ustach, a po kilku dniach wiązka komórek stała się nowymi ksenobotami.
„Sztuczna inteligencja nie zaprogramowała tych maszyn w sposób, w jaki zwykle myślimy o pisaniu kodu” – powiedział Bongard – „Ukształtowała, wyrzeźbiła i stworzyła tę figurkę Pac-Mana”.
„Kształt w swej istocie to oprogramowanie. Kształt wpływa na zachowanie ksenobotów, aby wzmocnić ten niesamowicie niesamowity proces”.
Ksenoboty to bardzo wczesna technologia — pomyślmy o komputerze z lat 40. — i nie ma jeszcze żadnych praktycznych zastosowań. Jednak według naukowców to połączenie biologii molekularnej i sztucznej inteligencji może być wykorzystywane do szeregu zadań w ciele i środowisku. Może to obejmować takie rzeczy, jak zbieranie mikrodrobin plastiku w oceanach, badanie systemów korzeniowych i medycyna regeneracyjna.
Chociaż potencjał do samoreprodukcji biotechnologii może być niepokojący, naukowcy stwierdzili, że żywe maszyny znajdowały się w całości w laboratorium i można je łatwo ugasić, ponieważ ulegają biodegradacji i są regulowane przez ekspertów etyki.
Badania zostały częściowo sfinansowane przez Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony, federalną agencję, która nadzoruje rozwój technologii do użytku wojskowego.
„Jest wiele rzeczy, które można osiągnąć, jeśli wykorzystamy tego rodzaju plastyczność i zdolność komórek do rozwiązywania problemów” – powiedział Bongard.
Badanie zostało opublikowane w recenzowanym czasopiśmie naukowym PNAS w poniedziałek.
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”
