Ксеноботы будущего. Как американские ученые научили роботов размножаться

Журналистка CNN Кэти Хант пишет о революционном прорыве ученых из США, которые смогли не только создать живых роботов, но и обнаружили, что те способны к размножению.

Американские ученые, создавшие первых живых роботов, заявили, что формы жизни, известные как ксеноботы, теперь могут размножаться. И не так, как растения и животные.

Шириной ксеноботы, созданные из стволовых клеток африканской шпорцевой жабы (Xenopus laevis), которая и подарила им имя, не более миллиметра (0,04 дюйма). Впервые эти крошечные сгустки были обнаружены в 2020 г., когда в ходе экспериментов выяснилось, что они могут двигаться, работать в группах и самовосстанавливаться.

Теперь же ученые из Университета Вермонта, Университета Тафтса и Института биологической инженерии Висса Гарвардского университета, их создавшие, говорят об открытии совершенно новой форме биологического воспроизводства, отличающейся от тех, которые имеются у любых известных науке животных или растений.

"Меня это просто поразило", — сказал Майкл Левин, профессор биологии и директор Центра открытий Аллена в Университете Тафтса, который был одним из ведущих авторов нового исследования.

"У жаб свой типичный способ размножения, но когда вы…когда вы отделяете клетки от эмбриона, вы помогли им выяснить, как жить в новой среде. Они не только понимают — они нашли новый способ передвижения, но они также, очевидно, придумали новый способ размножения".

Робот или организм?

Стволовые клетки — это первичные клетки, которые могут развиваться в разные типы клеток. Чтобы создать ксеноботов, ученые взяли живые стволовые клетки из эмбрионов лягушки и отправили в инкубатор. Никаких манипуляций с генами.

"Большинство считают, что роботы состоят из металла и керамики, но главное — это не то, из чего робот сделан, а то, что он делает, как он действует сам по себе под контролем человека", — отметил Джош Бонгард, профессор информатики и робототехники из Университета Вермонта и ведущий автор исследования.

"Поэтому это робот, но также это явно организм, созданный из генетически немодифицированной клетки лягушки", — добавил он.

По словам Бонгарда, они обнаружили, что ксеноботы, которые изначально имели форму шара и состояли из примерно 3 тыс. клеток, могут размножаться. Но это случалось редко и только при определенных обстоятельствах. Бонгарда отмечает, что ксеноботы использовали "кинетическую репликацию" — процесс, который, как известно, происходит на молекулярном уровне, но никогда ранее не наблюдался в масштабе целых клеток или организмов.

Затем с помощью искусственного интеллекта исследователи протестировали миллиарды форм тел, чтобы сделать ксеноботов более эффективными в этом типе репликации. Суперкомпьютер предложил С-образную форму, напоминающую "Пакмана" из видеоигры 1980-х гг. Они установили, что он может находить крошечные стволовые клетки в чашке Петри, собирать сотни клеток, а через несколько дней группа клеток превратилась в новых ксеноботов.

"ИИ не программировал эти машины привычным в нашем понимании способом — посредством кода. Он сформировал, вылепил и придумал форму Пакмана, — сказал Бонгард. — Форма — это, по сути, программа. Форма влияет на поведение ксеноботов, чтобы укрепить этот невероятно удивительный процесс".

Ксеноботы — это очень новая технология (на ум приходят компьютеры 1940-х гг.), и пока у них нет практического применения. Однако, по мнению ученых, сочетание молекулярной биологии и искусственного интеллекта потенциально может быть использовано для решения множества задач, связанных с организмом человека и окружающей средой. Речь идет о сборе микропластика в океане, проверке корневой системы и регенеративной медицине.

И хотя перспектива самовоспроизводящейся биотехнологии может некоторых напугать, по словам ученых, живые машины не покидают лабораторию и их легко уничтожить, поскольку они могут разлагаться. К тому же, ситуацию контролируют специалисты по этике.

Исследование частично профинансировано Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов. Это федеральное ведомство, которое мониторит разработку технологий для использования в военных целях.

"Очень многое станет возможным, если мы воспользуемся преимуществами такой пластичности и способности клеток отвечать на проблемы", — сказал Бонгард.