Ученые создали первых в мире самовоспроизводящихся живых роботов

Поначалу эти причудливые “ксеноботы“ могут показаться примечательными своим поверхностным сходством с Pac-Man, но их сходство с персонажем видеоигры, вероятно, наименее странно в них.

Эти необычные роботизированные существа являются продолжением того, что те же исследователи представили в прошлом году, когда они представили первых в мире роботов, полностью построенных из живых клеток - в данном случае стволовых клеток, взятых из эмбриональных лягушек.

“Это новые живые машины“, - объяснил в то время ученый-компьютерщик и робототехник Джошуа Бонгард из Университета Вермонта. “Они не являются ни традиционными роботами, ни известными видами животных. Это новый класс артефактов: живой программируемый организм“.

Теперь Бонгард и его сотрудники сделали следующий шаг, дав ксеноботам возможность самовоспроизводиться и порождать новые версии самих себя.

В этом случае самовоспроизведение не достигается методами воспроизводства, которые мы обычно наблюдаем в биологических формах жизни.

Вместо этого исследователи обнаружили, что если они поместят достаточное количество ксеноботов в непосредственной близости друг от друга в чашке Петри, их коллективное движение начнет накапливать другие свободные клетки лягушки, плавающие рядом в растворе.

Когда достаточное количество этих клеток было собрано вместе, совокупная куча из примерно 50 клеток стала своего рода потомством организма ксеноботов, способным плавать самостоятельно и при этом накапливать собственное потомство.

Это явление, называемое спонтанной кинематической самовоспроизведением, ранее наблюдалось в других типах молекулярных машин и моделей , но никогда раньше в живых многоклеточных системах, таких как ксеноботы.

“Мы обнаружили, что синтетические многоклеточные сборки могут также воспроизводиться кинематически, перемещая и сжимая диссоциированные клетки в их среде в функциональные самокопии“, - объясняют исследователи в новой статье, описывающей реконфигурируемые организмы.

“Эта форма сохранения, ранее невидимая ни в одном организме, возникает спонтанно в течение нескольких дней, а не развивается в течение тысячелетий“.

Чтобы создать самовоспроизводящихся роботов, исследователи извлекли плюрипотентные стволовые клетки из кожи зародыша африканской когтистой лягушки (Xenopus laevis) и инкубировали их в физиологическом растворе, в течение которого некоторое количество клеток прилипло к сфероидному организму, на котором выросли реснички. его внешний слой, который позволял ему перемещаться.

Когда дюжина организмов первого поколения была помещена во вторую чашку вместе с диссоциированными стволовыми клетками, движение организмов сгруппировало стволовые клетки в груды, которые сформировали новое поколение организмов, которые затем продолжили повторять то же поведение штабелирования ячеек в кучи.

Дуглас Блэкистон

Однако те же диссоциированные стволовые клетки, оставленные одни в растворе, не самостоятельно собирались, показывая, что им необходимо начальное движение ксеноботов-предшественников, чтобы вызвать их формирование в агрегированные организмы.

Исследователи объяснили в своей статье, что это кинематическое самовоспроизведение, поведение, никогда ранее не наблюдавшееся у растений или животных, могло возникнуть без генетической модификации.

Команда также обнаружила, что они могут усилить явление, используя искусственный интеллект для моделирования условий, которые могут улучшить самовоспроизводящееся поведение.

“Моделирование показало, что некоторые формы тела увеличивали размер кучи и раунды репликации, в то время как другие подавляли или останавливали самовоспроизведение“, - объясняют исследователи. “Некоторые, но не все, геометрии были лучше сфероидов“.

В конечном итоге форма полукруга (в основном Pac-Man в 3D) была лучшим кандидатом для наложения свободных клеток лягушки в новые организмы, и внесение изменений в окружающую среду - введение стен, ограничивающих движение ксеноботов - также помогло.

Хотя мы все еще находимся в начале попытки вмешательства в этих живых роботизированных существ, исследователи говорят, что необычные организмы могут однажды выполнять полезную работу, если мы будем продолжать выяснять, как они функционируют, а также определять правильную работу, чтобы дать им .

“Это говорит о том, что технологии будущего могут, при небольшом внешнем руководстве, стать более полезными по мере их распространения, - объясняет команда , - и что жизнь таит в себе удивительное поведение прямо под поверхностью, ожидая своего раскрытия“.

Напомним, ранее сообщалось, что рестораны в Китае отказываются от роботов-официантов.

Источник