В январе 2020 года исследователи из Института Тафтса и Института Вермонта разработали способ сотворения крохотных био машин из яиц африканской когтистой лягушки Xenopus laevis. Прозванные ксеноботами в честь собственных звериных протцов эти «живы» машинки могли передвигаться без помощи других, толкать предметы и даже объединяться в рои. Броско, что для их сотворения ученые употребляли эволюционный метод, работающий на суперкомпьютере. С его помощью команда смогла протестировать тыщи возможных конструкций, состоящих из разных конфигураций клеток, так что никакой для вас генной инженерии. Но самое классное, пожалуй, состоит в том, что год спустя та же команда выпустила новейшую версию ксеноботов, которые не только лишь стали резвее, посильнее и способнее, чем когда-либо, но даже собирают собственные тела из отдельных клеток.
Из клеток лягушачьей кожи был сотворен микроскопичный жив бот, способный лечить и питать себя.
Как возникли ксеноботы?
Итак, ксеноботы – это синтетические организмы, которые автоматом создаются компами для выполнения заблаговременно определенных задач и строятся методом объединения разных био тканей. В первый раз мир услышал о их сначала 2020 года, но ввиду обнаружения коронавируса SARS-CoV-2, на тот момент новость не получила подабающего внимания. Но конкретно тогда узкая грань меж звериным и машинкой стала размытой.
Сейчас создание механизма, выполняющего задачки под управлением искусственного ума не является кое-чем новеньким. К тому же, ученые издавна научились перестраивать имеющиеся организмы, меняя их свойства, форму либо структуру. Так что все было бы весьма здорово, если б не одно «но» – все живы организмы показывают устойчивость к хоть какому вмешательству снаружи, нацеленному на изменение их поведения.
Материалы, обычно применяющиеся в робототехнике ординарны в изготовлении и внедрении; к примеру, сплав постоянно можно расплавить, заточить либо перековать – в отличие от {живых} созданий.
К счастью, есть эмбриональные клеточки, которые владеют по-настоящему необычными качествами: они способны к самоорганизации, регенерации тканей и действий развития (зависимо от ситуации). Грамотные манипуляции с эмбриональными клеточками могут посодействовать ученым в разработке новейших форм жизни – каким бы необычным нам это не чудилось.
Как пишут создатели исследования, опубликованного в журнальчике Science Robotics, для сотворения ксеноботов они взяли стволовые клеточки из зародышей лягушек и дозволили им вырасти в скопления из нескольких тыщ клеток, именуемых сфероидами. Через некоторое количество дней стволовые клеточки перевоплотился в клеточки кожи, покрытые малеханькими волоскоподобными выступами, именуемыми ресницами, которые извиваются взад и вперед.
Обычно эти структуры употребляются для распространения слизи по коже лягушки. Но в отрыве от собственного обыденного контекста они взяли на себя функцию, наиболее похожую на ту, что наблюдается у микробов, которые употребляют ресницы для перемещения, действуя как крохотные весла.
Длительность жизни схожих микроботов на базе клеток составляет от 10 до 14 дней. Они могут плавать и ходить благодаря структурам, напоминающим волоски.
«Мы смотрим восхитительную пластичность клеточных обществ, которые строят рудиментарное новое «тело». Оно очень различается от их обычного – в этом случае лягушки – невзирая на наличие совсем обычного генома», – пишут создатели работы в пресс-релизе исследования.
Исследователи отмечают, что этот процесс не различается от обыденного метода сотворения бота, просто для его сотворения употребляется биологическую ткань (мед. система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями). «В котором-то смысле ксеноботы устроены так же, как и обыденные боты, лишь мы используем клеточки и ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология), а не искусственные составляющие, чтоб выстроить форму и сделать предсказуемое поведение»,-пишут создатели научной работы.
Ксеноботы 2.0
Потому что строить всякого отдельного ксенобота вручную занятие очевидно мучительное, команда разработала новейший подход, который работает снизу ввысь, заставляя ксеноботов без помощи других собирать свои тела из отдельных клеток. Этот подход наиболее масштабируемый, а новейшие ксеноботы не только лишь резвее, живут подольше и имеют рудиментарную память, да и лучше управляются с совместной работой.
И хотя форма и функции ксеноботов были достигнуты без какой-нибудь генной инженерии, в доп опыте команда ввела им РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов), которая принудила их создавать флуоресцентный белок. Это, по воззрению ученых, служит подтверждением того, что ксеноботы могут владеть молекулярной памятью. Но для чего совершенно кому-то пригодилось создавать нечто схожее?
В общем и целом, как отмечают исследователи, процессы, которые помогают сформировывать ксеноботов, могут поведать нам как сформировались Homo sapiens.
Во-1-х, боты, изготовленные из стволовых клеток, вполне биоразлагаемы и способны к самовосстановлению всего за 5 минут (если их разрезать), во-2-х они могут пользоваться способностью клеток обрабатывать все виды хим веществ. А означает, ксеноботам можно отыскать применение во всем – от терапии (терапия – процесс, для снятия или устранения симптомов и проявлений заболевания) до экологической инженерии.
Ученые, в свою очередь, уповают употреблять их, чтоб лучше осознать процессы, которые разрешают отдельным клеточкам объединяться и работать совместно. Ксеноботы могут посодействовать пролить свет на то, как конкретно клеточки – такие, как те, что составляют тело человека – собираются совместно, чтоб сформировать единый организм, работающий как система.
«Исходя из убеждений биологии, этот подход помогает нам осознать, как клеточки разговаривают, когда они ведут взаимодействие вместе во время развития, и как мы можем лучше надзирать эти взаимодействия» – пишут создатели ксеноботов. Как говорится, the future is here.
