Созданы первые в мире живые роботы – ксеноботы

Созданы первые в мире живые роботы – ксеноботы

Учёные объявили о небывалом прорыве в области биоинженерии и робототехники: попытки создать программируемый живой организм увенчались успехом. Крошечные роботы, сделанные из настоящих стволовых клеток, не являются ни машинами, ни каким-либо из известных видов живых существ.

Американские исследователи из Университета Вермонта и Университета Тафтса опубликовали отчёт о создании первого в мире биоробота, полностью состоящего из живых клеток, в научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences. Команда учёных использовала суперкомпьютер, чтобы сотворить абсолютно новую форму жизни из стволовых клеток сердца и кожи эмбрионов южноафриканской водной лягушки. В честь этого земноводного получившийся организм назвали «ксеноботом» (от лат. Xenopus laevis, гладкая шпорцевая лягушка).

Специалисты представили уникальный метод для создания таких крошечных биоструктур. Работа проходит в два этапа: вначале программируется модель с необходимыми свойствами, а затем её воссоздают в лаборатории из лягушачьих клеток.

Эволюционный алгоритм для соединения клеток биоробота на первом этапе выстроен при помощи мощнейшего компьютера. В зависимости от получившейся формы и структуры, существо способно выполнять разные задачи, к примеру, двигаться в определённом направлении, захватить и удерживать груз и многие другие. Говоря проще – этот процесс похож на принцип конструктора Lego или компьютерную игру типа Minecraft.

Суперкомпьютер склеивает вместе в различных структурах разные виды биологических строительных блоков, подобно деталям конструктора. После этого машина анализирует смоделированную популяцию случайных существ и отсеивает неудачные конфигурации. Таким образом, определяется максимально эффективная для заданной цели структура. Затем на основании полученной модели учёные «вручную» воссоздали биоробота, соединив в чашке Петри стволовые клетки эмбрионов лягушек.

Ксеноботы, величина которых не превышает одного миллиметра, передвигаются с небольшой скоростью. Чтобы убедиться, что существа действительно функционируют, учёные переворачивали их на спину – в результате крошки прекращали движение, точно также, как жук или черепаха, которые оказались панцирем вниз. Специалисты наблюдали, как роботы толкают другие объекты и экспериментировали с созданием ёмкости внутри них, которая позволит переносить грузы.

Биороботы уступают в прочности металлическим, пластиковым или бетонным роботам, но при этом имеют и ряд преимуществ: они полностью разлагаются микроорганизмами, а также обладают уникальной способностью самовосстанавливаться при повреждениях.

«Мы разрезали робота почти пополам, и он снова сшивается и продолжает работать», - рассказал один из авторов исследования Джош Бонгард.

Несмотря на крошечные размеры ксеноботов, научное сообщество имеет на них грандиозные планы. Их применение будет полезным во многих областях, где не справятся большие механизмы. Особенно эффективным будет использование ксеноботов в медицине. К примеру, при онкологии боты смогут захватить лекарство и доставить его в больной орган человека без разрезов и повреждений здоровых тканей, а также из них можно будет создавать протезы для мышц. В перспективе их можно будет создавать из клеток конкретного пациента, благодаря чему человеческий организм не станет их отвергать. Кроме этого, биомашины  можно научить искать радиоактивные загрязнения, собирать микропластик на дне океанов и многое другое.

Ксеноботы не вечны, на данный момент они способны «прожить» всего 10 дней. Продлить этот срок может работа в среде, которая богата питательными веществами. Полностью исчерпав свою энергию, существо распадается на мёртвые клетки. Крошечные роботы уже освоили несколько простых команд, с гордостью отмечают авторы «творения». Они умеют двигаться к цели, перемещать мелкие частицы и очищать лабораторный инвентарь – использованные чашки Петри. Сейчас учёные работают над усовершенствованием организмов.

Мысль о том, что роботы из клеток не являются ни животными, ни роботами в традиционном понимании, одновременно восхищает и пугает. Живой организм, который можно запрограммировать – это абсолютно уникальное изобретение, новый вид существ, подчёркивают его создатели.



Вам также будет интересно:

Гель для восстановления зубов: прорыв в стоматологии от китайских учёных

Группе специалистов в Китае удалось разработать уникальный гель, содержащий кальций и фосфат, который самостоятельно восстанавливает зубную эмаль. Открытие может положить конец эре пломб в лечении кариеса. До этого изобретения регенерация зубов, самой твёрдой биологической ткани, была серьёзной проблемой дантистов.

Оценить статью
(0)
Добавить комментарий
Получать ответы на почту
Получать ответы на почту