Micile mașini vii numite xenoboți pot crea copii ale lor

Micile „mașini vii” făcute din celule de broaște se pot replica, făcând copii care pot continua să facă același lucru. Această formă nou descrisă de reînnoire oferă perspective asupra modului de proiectare a mașinilor biologice care se autoperpetuează.

„Acesta este o descoperire incredibil de interesantă”, pentru domeniul roboticii bazate pe biologic, spune Kirstin Petersen, inginer electrician și informatic la Universitatea Cornell, care studiază grupuri de roboți. Roboții care se pot copia singuri sunt un pas important către sisteme care nu au nevoie de oameni pentru a funcționa, spune ea.

La începutul acestui an, cercetătorii au descris comportamentele roboților vii fabricați în laborator, numiți xenoboți (SN: 3/31/21). Smulse din corpurile în creștere ale broaștelor, aglomerări mici de celule stem ale pielii din embrionii de broaște s-au împletit în sfere mici și au început să se miște. Extensiile celulare numite cili au servit drept motoare care au alimentat xenoboții în timp ce se plimbau în jurul vaselor lor de laborator.

Că croaziera poate avea un scop mai mare, spun cercetătorii acum în 7 decembrie Proceedings of the National Academy of Sciences. Pe măsură ce xenoboții se găsesc, ei pot aduna celule de broaște libere în sfere, care apoi se unesc în xenoboți ei înșiși.

Acest tip de reproducere creată de mișcare, numită auto-replicare cinematică de către cercetători, pare a fi nou pentru celulele vii. De obicei, organismele reproducătoare contribuie cu ceva material parental la descendenții lor, spune coautorul studiului Douglas Blackiston de la Universitatea Tufts din Medford, Massachusetts, și Universitatea Harvard. Reproducerea sexuală, de exemplu, necesită spermatozoizi și ovule parentale pentru a începe. Alte tipuri de reproducere implică divizarea sau înmugurirea celulelor de la un părinte.

„Iată, asta este diferit”, spune Blackiston. Acești xenoboți „găsesc piese libere, un fel de piese robotice în mediu și le împletesc”. Apoi, acele colecții devin „o a doua generație de xenoboți care se pot mișca ca părinții lor”, spune Blackiston.

Mașinile vii numite xenoboți sunt blocuri de celule stem de broaște care se unesc. Oamenii de știință au descoperit acum că roboții se pot auto-replica. Un xenobot în formă de C a fost cel mai eficient în colectarea celulelor stem libere în deschiderea sa, un comportament care duce la mai mulți xenoboți mobili.

Lăsați la propriile lor dispozitive, xenoboții sferoizi ar putea, în general, să creeze o singură generație înainte de a muri, au descoperit cercetătorii. Dar cu ajutorul unui program de inteligență artificială care a prezis o formă optimă pentru xenoboții originali, replicarea ar putea fi împinsă la patru generații.

Programul AI a prezis că o formă de C, la fel ca un Pac-Man cu gura deschisă, ar fi un progenitor mai eficient. Destul de sigur, atunci când xenoboții îmbunătățiți au fost eliberați într-o farfurie, ei au început să culeagă celule libere în „gurile” lor căscate, formând mai mulți roboți în formă de sferă. Un descendent mobil a luat forma odată ce aproximativ 50 de celule s-au adunat împreună în deschiderea unui părinte, spune Blackiston. Un xenobot cu corp complet este format din aproximativ 4.000 până la 6.000 de celule de broaște.

Dimensiunea mică a Xenoboților este un avantaj, spune Petersen. „Faptul că au reușit să facă acest lucru la o scară atât de mică îl face și mai bun, deoarece puteți începe să vă imaginați domenii de aplicare biomedicală”, spune ea. Minusculii xenoboți ar putea fi capabili să sculpteze țesuturi pentru implantare, de exemplu, sau să intre în interiorul corpurilor pentru a furniza medicamente în anumite locuri.

Dincolo de posibilele locuri de muncă pentru xenoboți, cercetarea avansează o știință importantă, una care are o importanță existențială pentru oameni, spune coautorul studiului Michael Levin, un biolog de dezvoltare la Tufts. Adică „știința încercării de a anticipa și controla consecințele sistemelor complexe”, spune el.

„Inițial, nimeni nu ar fi prezis nimic din toate acestea”, spune Levin. „Aceste lucruri fac în mod obișnuit lucruri care ne surprind.” Cu xenoboții, cercetătorii pot depăși limitele neașteptatului. „Este vorba despre o modalitate sigură de a explora și de a promova știința de a fi mai puțin surprins de lucruri”, spune Levin.