מדענים יצרו ננו-נורובים "חיים" מתאי צפרדע אפריקאית

בינואר 2020 חוקרים מהאוניברסיטהציציות ואוניברסיטת ורמונט פיתחו שיטה ליצירת מכונות ביולוגיות זעירות מביציותיו של הצפרדע הטופר האפריקני Xenopus laevis. מכונות הקסנו-בוטים לכבוד אבותיהם של בעלי החיים, מכונות "חיות" אלה יכלו לנוע באופן עצמאי, לדחוף עצמים ואף להתאחד בנחילים. ראוי לציין שכדי ליצור אותם, השתמשו מדענים באלגוריתם אבולוציוני הפועל במחשב-על. באמצעותו הצליח הצוות לבדוק אלפי קונסטרוקציות פוטנציאליות של תצורות תאים שונות, ולכן אין צורך בהנדסה גנטית. אבל אולי הדבר המדהים ביותר הוא שכעבור שנה, אותו צוות שחרר גרסה חדשה של קסנובוטים, שהם לא רק מהירים יותר, חזקים ומסוגלים מתמיד, אלא אפילו מרכיבים את גופם שלהם מתאים בודדים.

רובוט חי מיקרוסקופי המסוגל לרפא ולהזין את עצמו נוצר מתאי עור הצפרדעים.

איך נוצרו הקסנובוטים?

אז, קסנובוטים הם אורגניזמים סינתטיים,אשר נוצרים אוטומטית על ידי מחשבים לביצוע משימות קבועות מראש ונבנים על ידי שילוב רקמות ביולוגיות שונות. העולם שמע עליהם לראשונה בתחילת 2020, אך עקב גילוי נגיף העטרה SARS-CoV-2 החדשות לא זכו לתשומת לב ראויה באותה תקופה. אבל זה היה הקו הדק שבין בעלי חיים למכונה התערפל.

יצירת הרובוטים החיים הראשונים - חדשות מקטגוריית המדע הבדיוני. שפט בעצמך - מכונות זעירות אלו יכולות לבצע משימות ופעולות רבות, כולל העברת עצמן וחפצים אחרים והפגנת התנהגות קולקטיבית כחלק מנחיל של רובוטים כאלה (שזו משימה קשה להפליא).

כיום, יצירת מנגנון המבצע משימותמונע על ידי בינה מלאכותית אינו דבר חדש. בנוסף, מדענים למדו זה מכבר לבנות מחדש אורגניזמים קיימים, תוך שינוי מאפייניהם, צורתם או מבנם. אז הכל יהיה מגניב מאוד, אלמלא "אלא" אחד - כל האורגניזמים החיים מפגינים התנגדות לכל הפרעה חיצונית שמטרתה לשנות את התנהגותם.

קל לייצר וליישם חומרים המשמשים באופן מסורתי ברובוטיקה; למשל, מתכת תמיד יכולה להיות מותכת, מושחזת או מחודשת - בניגוד ליצורים חיים.

למרבה המזל, ישנם תאים עוברייםבעלי תכונות מדהימות באמת: הם מסוגלים לארגון עצמי, התחדשות רקמות ופיתוח תהליכים (תלוי במצב). מניפולציה מוכשרת של תאים עובריים יכולה לעזור למדענים ליצור צורות חיים חדשות - כמה שזה ייראה לנו מדהים.

זה מעניין: ההיסטוריה של הרובוטיקה: איך נראו הרובוטים הראשונים?

לדברי מחברי המחקר שפורסמו בכתב העת Science Robotics, כדי ליצור קסנובוטים, הם לקחו תאי גזע מעוברי הצפרדעים ואפשרו להם לצמוח לאשכולות של כמה אלפי תאים, הנקראים ספרואידים... בתוך מספר ימים התפתחו תאי הגזע לתאי עור מכוסים בתחזיות קטנות דמויי שיער הנקראות סיליה המתפתלות קדימה ואחורה.

בדרך כלל מבנים אלה רגיליםמתפשט ליחה על עור הצפרדע. אך מלבד ההקשר הרגיל שלהם, הם קיבלו פונקציה הדומה יותר לזו שנמצאת במיקרואורגניזמים המשתמשים בסיליה כדי לנוע, מתנהגת כמו משוטים זעירים.

למיקרו-בוטים מבוססי תאים אלו אורך חיים של עשרה עד 14 יום. הם יכולים לשחות ולטייל בזכות המבנים דמויי השיער שלהם.

"אנו רואים פלסטיות מדהימהקולקטיבים סלולריים הבונים "גוף" חדשני ראשוני. זה שונה מאוד מהסטנדרט שלהם - במקרה הזה צפרדעים - למרות נוכחותו של גנום נורמלי לחלוטין ", כותבים מחברי העבודה בהודעה לעיתונות מהמחקר.

החוקרים מציינים כי תהליך זה אינו כזהשונה מהדרך הרגילה ליצור רובוט, פשוט משתמשים ברקמה ביולוגית ליצירתו. "במובן מסוים, קסנובוטים מתוכננים באותו אופן כמו רובוטים רגילים, רק אנו משתמשים בתאים וברקמות, ולא ברכיבים מלאכותיים, כדי לבנות צורה וליצור התנהגות צפויה", כותבים מחברי העבודה המדעית.

תהיתם: מדוע מדענים ספרדים עובדים על יצירת כימרה של אדם וקוף בסין?

Xenobots 2.0

אז איך לבנות כל קסנובוט בודדבעבודת יד, כמובן משעמם, הצוות הגיש גישה חדשה שפועלת מלמטה למעלה, ואילצה את הקסנובוטים להרכיב את גופם מתאים בודדים. גישה זו ניתנת להרחבה, והקסנובוטים החדשים הם לא רק מהירים יותר, חיים יותר ויש להם זיכרון ראשוני, אלא הם גם טובים יותר בעבודה משותפת.

ולמרות שהושגה צורתם ותפקודם של קסנובוטיםללא שום הנדסה גנטית, בניסוי נוסף, הצמיד להם הצוות RNA, מה שגרם להם לייצר חלבון פלואורסצנטי. זה, לדברי מדענים, משמש הוכחה לכך שקסנובוטים יכולים להחזיק בזיכרון מולקולרי. אבל למה שמישהו בכלל רוצה ליצור משהו כזה?

בסך הכל, החוקרים מציינים כי התהליכים המסייעים בעיצוב קסנובוטים יכולים לספר לנו כיצד נוצרו הומו סאפיאנס.

ראשית, רובוטים עשויים תאי גזעמתכלים לחלוטין ומסוגלים לריפוי עצמי תוך חמש דקות בלבד (אם נחתכים), שנית, הם יכולים לנצל את יכולתם של התאים לעבד כל מיני כימיקלים. כך, קסנובוטים יכולים למצוא שימוש בכל דבר - מטיפול להנדסת סביבה.

האם אתה רוצה להתעדכן בחדשות האחרונות מעולם הטכנולוגיות הגבוהות והמדע הפופולרי? הירשמו לערוץ החדשות שלנו בטלגרם כדי לא לקבל שום דבר מעניין!

מדענים מצידם מקווים להשתמש בהם,כדי להבין טוב יותר את התהליכים המאפשרים לתאים בודדים להתחבר ולעבוד יחד. קסנובוטים יכולים לעזור לשפוך אור על האופן בו בדיוק תאים - כמו אלה המרכיבים את גוף האדם - מתאחדים ויוצרים אורגניזם יחיד הפועל כמערכת.

"מנקודת מבט ביולוגית, גישה זו עוזרתעלינו להבין כיצד תאים מתקשרים, מתי הם מתקשרים זה עם זה במהלך ההתפתחות, וכיצד אנו יכולים לשלוט טוב יותר באינטראקציות הללו, "כותבים יוצרי הקסנובוטים. כמו שאומרים, העתיד כבר כאן.