Знакомьтесь — ксеноботы
НАУКА
Знакомьтесь — ксеноботы
Алла Ткалич
журналист
Санкт-Петербург
269
Знакомьтесь — ксеноботы
Ксеноботы не похожи на биороботов из фантастических фильмов

Ученые из американского Университета Тафтса создали жутковатые программируемые организмы из живых клеток. Для решения многих современных проблем, стоящих перед учеными всего мира, требуются такие инструменты и материалы, а также навыки, которые недоступны обычному человеку. Поэтому нам на помощь уже достаточно давно приходят роботы.

Например, очень остро стоит задача очистки Мирового океана от микропластика, образующегося из-за огромного количества мусора, накапливающегося вследствие жизнедеятельности человека. Эти микрочастицы пластмасс, попадая в организм одних морских обитателей, вызывают их смерть, что, в свою очередь, ведет к уменьшению кормовой базы других морских обитателей, а следовательно, и к их преждевременной гибели. И так по цепочке. Исчезают целые виды животных и растений. То есть нарушается вся экосистема Мирового океана, изменяется климат, возникают различные стихийные бедствия и катаклизмы, что не может не влиять на жизнь человека.

Люди начинают чаще и тяжелее болеть, так как из-за неблагоприятной экологической ситуации страдает иммунная система, которая больше не в состоянии справляться с новыми угрозами. Растет количество онкологических и других серьезных заболеваний. Поэтому постоянно требуются новые, современные лекарства и методы исследований.

Именно в таких ситуациях на помощь человеку приходят роботы. Но и они не всегда способны помочь. Многие из них достаточно велики и громоздки, или материалы, из которых они созданы, настолько «нежны» или технически несовершенны, что просто не в состоянии действовать в сложных условиях.

Поэтому ученые давно работают над созданием таких организмов, которые были бы устойчивы к различным агрессивным условиям среды и могли бы трудиться там, куда не под силу проникнуть ни обычному человеку, ни роботам.

И вот в лаборатории американского Университета Тафтса после многолетних исследований на свет появились так называемые ксеноботы. Чтобы разглядеть их, нам придется склониться над микроскопом. Только тогда станет видно, как в жидкой среде движутся крохотные сгустки из розовой плоти. Они могут перемещаться, группироваться и даже толкать маленькие грузы.

Эти сгустки — биороботы, состоящие из живых клеток. Исследователи взяли эмбрион лягушки, выделили из него стволовые клетки, которые обычно в процессе роста превращаются в кожу или сердечную мышцу, и вручную разделили их. Позже эти клетки соединили в новый организм микроскопического (около одного миллиметра) размера, и он принялся жить своей жизнью: благодаря сокращениям клеток сердечной мышцы двигался, а благодаря клеткам кожи получил некий каркас, который удерживал всю эту «конструкцию». Ученые назвали эти организмы ксеноботами в честь африканской водной лягушки Xenopuslaevis, из клеток которой они и были собраны.

А теперь самое интересное: прежде чем за работу взялись биологи из Университета Тафтса, в другом исследовательском центре — Университете Вермонта — с помощью суперкомпьютера были произведены расчеты, определяющие, как должны выглядеть и что должны делать эти создания. Программисты разработали искусственный интеллект, цель которого — моделировать работу ксеноботов. Именно поэтому собранные в лаборатории уникальные организмы-ксеноботы являются биороботами: их поведение было заранее запрограммировано, а сами они созданы в строгом соответствии с алгоритмом. То есть это первые в истории живые существа, чья деятельность была задана не природой, а компьютерной программой.

Испытания показали, что ксеноботы способны согласованно двигаться и исследовать среду обитания, питаясь зародышевыми запасами энергии. Также они перемещались по кругу, толкали помещенные в жидкость гранулы (как поодиночке, так и совместно) и даже использовали для их транспортировки отверстия, которые предусмотрительно были сделаны в телах некоторых из них. Более того, у них обнаружилась способность к самовосстановлению. Ученые повредили тело одного из этих существ, и оно смогло без посторонней помощи вновь собрать свои клетки в одну комбинацию и «залечить» рану.

Важность создания первых биороботов сложно переоценить. Их можно использовать для решения множества задач. Эти живые роботы могут быть полезны для очистки радиоактивных отходов и сбора пластика в океанах. Также ксеноботы могут выживать в водной среде без дополнительных питательных веществ в течение нескольких дней или недель, что делает их пригодными для доставки лекарств в человеческое тело и даже уничтожения холестериновых бляшек в сосудах. А помимо этих практических задач биороботы могут также помочь исследователям узнать больше о структуре и функционировании клеток, что позволит им достигать прогресса в лечении различных заболеваний, исправлять врожденные дефекты, переделывать опухоли в нормальные ткани, регенерировать тело человека после травм или заболеваний и, в конце концов, даже победить старение!

Правда некоторые ученые уже сейчас опасаются, что рано или поздно искусственно созданные организмы могут выйти из-под контроля. Однако исследователи подчеркивают, что жизнь ксенобота достаточно мала, всего семь дней, и после выполнения своей задачи живой робот становится набором мертвых клеток, которые не несут никакого вреда. Кроме того, они полностью лишены способности к размножению.

Пока эти уникальные организмы могут только перемещаться и толкать грузы, но преимущество использования новейших методов как раз в том, что они позволяют научить ксеноботов приспосабливаться к окружающей среде так же, как это делают живые существа, пусть и под руководством людей. Таким образом, сегодня, прямо на наших глазах люди становятся создателями новых биологических организмов. Так начинается новая эра уникальной эволюционной робототехники.


2 июля 2020


Последние публикации

Выбор читателей

Сергей Леонов
86732
Виктор Фишман
69671
Борис Ходоровский
61938
Богдан Виноградов
49158
Сергей Леонов
40365
Дмитрий Митюрин
35732
Сергей Леонов
32918
Роман Данилко
30837
Светлана Белоусова
17713
Борис Кронер
17548
Дмитрий Митюрин
16988
Татьяна Алексеева
15886
Наталья Матвеева
15395
Светлана Белоусова
15237
Наталья Матвеева
14490
Александр Путятин
14397
Алла Ткалич
13066