Ученые из Университета Вермонта (США) открыли совершенно новую форму биологического воспроизводства и применили свое открытие для создания первых в мире самовоспроизводящихся живых роботов, сообщает пресс-служба вуза. Подробно открытие описано в журнале PNAS.
В 2020 году команда ученых представила синтетических роботов – ксеноботов. Эти микророботы проектируются с помощью компьютера из клеток лягушек – для определенной задачи. В чем могут помочь эти не совсем обычные роботы и не совсем обычные организмы? Например, они могут находить следы радиоактивного загрязнения, извлекать микропластик из океана или путешествовать по кровяным сосудам и очищать их от бляшек.
Теперь ксеноботы могут еще больше – они способны сами воспроизводить себе подобных. Они плавают в своей крошечной тарелке, находят отдельные клетки, собирают сотни их вместе (как виртуальный пакмэн) внутри своего «рта» и «рождают» ксеноботов-«детенышей», которые через несколько дней становятся «взрослыми» ксеноботами. Они выглядят и двигаются точно так же, как и их «родители». А затем эти новые живые роботы могут искать клетки и создавать свои копии. Снова и снова.
Эмбриональные клетки, из которых созданы ксеноботы, у живой гладкой шпорцевой лягушки (Xenopus laevis) развиваются в клетки эпителия. То есть в обычных условиях они покрывали бы тело головастика, не давая проникнуть в организм болезнетворным микроорганизмам и перераспределяя слизь. В новых условиях клетки ведут себя по-другому.
«Эти клетки несут в себе геном лягушки, но, освободившись от превращения в головастиков, они используют свой коллективный разум и пластичность, чтобы сделать что-то поразительное», – отмечают авторы работы. «Это клетки лягушки, которые размножаются совсем не так, как это делают лягушки. Ни одно животное или растение, известное науке, не воспроизводится таким образом», – добавляет Сэм Кригман, ведущий автор нового исследования.
Сам по себе родительский объект ксенобота, состоящий из примерно 3000 клеток, образует сферу. Из него могут родиться дети, но после этого система обычно вымирает. В данной работе ученые смогли найти лазейку. С помощью программы искусственного интеллекта эволюционный алгоритм протестировал миллиарды форм тел в моделировании роботов – треугольники, квадраты, пирамиды, морские звезды, – чтобы найти те, которые позволили клеткам быть более эффективным при «кинематической» репликации на основе движения, о которой сообщается в новом исследовании.
[Фото: The University of Vermont]
