general. cercetare. tehnologie

Oamenii de știință au creat nanoroboți „vii” din celulele unei broaște africane

În ianuarie 2020, cercetătorii de la UniversitateTufts și Universitatea din Vermont au dezvoltat o metodă pentru crearea unor mașini biologice minuscule din ouăle broaștei africane cu gheare Xenopus laevis. Poreclite de xenoboti în cinstea strămoșilor lor animale, aceste mașini „vii” s-ar putea mișca independent, împinge obiecte și chiar se pot uni în roiuri. Este de remarcat faptul că, pentru a le crea, oamenii de știință au folosit un algoritm evolutiv care rulează pe un supercomputer. Odată cu aceasta, echipa a reușit să testeze mii de constructe potențiale ale diverselor configurații celulare, astfel încât nu este necesară ingineria genetică. Dar poate cel mai uimitor lucru este că, un an mai târziu, aceeași echipă a lansat o nouă versiune de xenobiți, care nu numai că sunt mai rapizi, mai puternici și mai capabili ca oricând, ci chiar își asamblează propriile corpuri din celule individuale.

Un robot viu microscopic capabil să se vindece și să se hrănească a fost creat din celulele pielii de broască.

Cum au apărut xenobotii?

Deci, xenobotii sunt organisme sintetice,care sunt create automat de computere pentru a efectua sarcini prestabilite și sunt construite prin combinarea diferitelor țesuturi biologice. Lumea a auzit pentru prima dată despre ele la începutul anului 2020, dar datorită descoperirii coronavirusului SARS-CoV-2, știrile nu au primit atenția cuvenită în acel moment. Dar tocmai atunci linia fină dintre animal și mașină s-a estompat.

Crearea primilor roboți vii - știri dincategoria science fiction. Judecați singuri - aceste mașini minuscule ar putea îndeplini multe sarcini și acțiuni, inclusiv deplasarea ei înșiși și a altor obiecte în jur și demonstrarea comportamentului colectiv ca parte a unui roi de astfel de roboți (ceea ce este o sarcină incredibil de dificilă).

Astăzi, crearea unui mecanism care îndeplinește sarcinicondus de inteligența artificială nu este nimic nou. În plus, oamenii de știință au învățat mult timp să reconstruiască organismele existente, schimbându-le caracteristicile, forma sau structura. Deci, totul ar fi foarte cool, dacă nu pentru un „dar” - toate organismele vii demonstrează rezistență la orice interferență exterioară menită să-și schimbe comportamentul.

Materialele utilizate în mod tradițional în robotică sunt ușor de fabricat și implementat; de exemplu, metalul poate fi întotdeauna topit, ascuțit sau reîmpădurit - spre deosebire de viețuitoare.

Din fericire, există celule embrionarecare au proprietăți cu adevărat uimitoare: sunt capabili de autoorganizare, regenerare a țesuturilor și procese de dezvoltare (în funcție de situație). Manipularea competentă a celulelor embrionare poate ajuta oamenii de știință să creeze noi forme de viață - oricât de uimitor ni s-ar părea.

Acest lucru este interesant: Istoria roboticii: cum arătau primii roboți?

Potrivit autorilor studiului publicat înjurnal Science Robotics, pentru a crea xenobiți, au luat celule stem de la embrioni de broască și le-au permis să crească în grupuri de câteva mii de celule, numite sferoide... După câteva zile, celulele stem s-au dezvoltat în celule ale pielii acoperite în proiecții mici, asemănătoare părului, numite cilii, care se răsucesc înainte și înapoi.

De obicei, aceste structuri sunt obișnuiterăspândind mucus pe pielea broaștei. Dar, în afară de contextul lor obișnuit, au preluat o funcție mai asemănătoare cu cea găsită în microorganismele care folosesc cilii pentru a se mișca, acționând ca niște palete mici.

Acești microboti pe bază de celule au o durată de viață de zece până la 14 zile. Pot să înoate și să meargă datorită structurilor lor asemănătoare părului.

„Vedem o plasticitate remarcabilăcolectivele celulare care construiesc un nou „corp” rudimentar. Este foarte diferit de standardul lor - în acest caz broaștele - în ciuda prezenței unui genom complet normal ", - scriu autorii lucrării într-un comunicat de presă al studiului.

Cercetătorii observă că acest proces nu estediferă de modul obișnuit de a crea un robot, doar țesutul biologic este folosit pentru a-l crea. „Într-un anumit sens, xenobotații sunt proiectați în același mod ca și roboții obișnuiți, doar noi folosim celule și țesuturi, și nu componente artificiale, pentru a construi o formă și a crea un comportament previzibil”, scriu autorii lucrării științifice.

Vă veți întreba: De ce lucrează oamenii de știință spanioli la crearea unei himere de om și maimuță în China?

Xenobots 2.0

Deci, cum să construim fiecare xenobot individualAngajându-se manual în munca clar obositoare, echipa a conceput o nouă abordare care funcționează de jos în sus, forțând xenobotii să-și asambleze corpurile din celule individuale. Această abordare este mai scalabilă, iar noii xenobiți nu numai că sunt mai rapizi, trăiesc mai mult și au o memorie rudimentară, dar sunt și mai buni la lucrul împreună.

Deși forma și funcția xenobotilor au fost realizatefără nicio inginerie genetică, într-un experiment suplimentar, echipa le-a injectat ARN, ceea ce i-a făcut să producă o proteină fluorescentă. Acest lucru, potrivit oamenilor de știință, servește drept dovadă că xenobotații pot avea memorie moleculară. Dar de ce ar vrea cineva să creeze așa ceva?

În ansamblu, cercetătorii notează că procesele care ajută la modelarea xenobotaților ne pot spune cum s-a format Homo sapiens.

În primul rând, roboți fabricați din celule stemcomplet biodegradabile și capabile să se auto-vindece în doar cinci minute (dacă sunt tăiate), în al doilea rând, pot profita de capacitatea celulelor de a procesa tot felul de substanțe chimice. Asa de, xenobotii pot găsi folos în toate - de la terapie la ingineria mediului.

Doriți să fiți la curent cu ultimele știri din lumea tehnologiilor înalte și a științei populare? Abonați-vă la canalul nostru de știri Telegram pentru a nu obține nimic interesant!

La rândul lor, oamenii de știință speră să le folosească,pentru a înțelege mai bine procesele care permit celulelor individuale să se conecteze și să lucreze împreună. Xenobots pot ajuta la luminarea modului în care exact celulele - cum ar fi cele care alcătuiesc corpul uman - se reunesc pentru a forma un singur organism care funcționează ca un sistem.

„Din punct de vedere biologic, această abordare ajutătrebuie să înțelegem cum comunică celulele, când interacționează între ele în timpul dezvoltării și cum putem controla mai bine aceste interacțiuni ”, scriu creatorii xenobotilor. După cum se spune, viitorul este aici.

Notificare Facebook pentru UE! Trebuie să vă autentificați pentru a vizualiza și posta comentarii FB!