Wetenschappers uit de VS hebben levende robots gemaakt die nakomelingen kunnen produceren. Organismen op basis van embryonale cellen van kikkers bleken in staat om hun gelijkenis van deze cellen te verzamelen - voorheen werd een dergelijk reproductiemechanisme alleen op moleculair niveau waargenomen. Onderzoekers gaan xenobots voor veel verschillende taken gebruiken, van het verzamelen van plastic in de oceaan tot regeneratieve geneeskunde.
In 2020 creëerden Amerikaanse biologen van de universiteiten van Vermont, Taft en Harvard xenobots - "levende robots". Hiervoor namen ze pluripotente stamcellen uit de huid van embryo's van de Afrikaanse klauwkikker (Xenopus laevis) en kweekten ze in een zoutoplossing. De cellen versmolten tot een bolvormig organisme en groeiden trilhaartjes op de buitenste laag die het hielpen bewegen.
"De meeste mensen zien robots als wezens gemaakt van metaal en keramiek, maar het is niet zozeer waar de robot van gemaakt is, maar wat hij doet - onafhankelijk handelen ten behoeve van een mens", zegt professor computerwetenschappen en robotica-expert Josh Bongard . , hoofdauteur van de studie - In die zin is het een robot, maar het is ook een organisme dat is gemaakt op basis van een niet-genetisch gemodificeerde kikkercel."
Nu ontdekte dezelfde groep onderzoekers dat hun creatie in staat is zich voort te planten. Wetenschappers beschreven dit proces in een artikel in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Xenobots hebben geen neuronen, geen voortplantings-, spijsverterings- en andere systemen, ze vallen op natuurlijke wijze uiteen na twee weken. "Ze groeien absoluut niet uit tot kikkers, ze behouden eigenlijk de vorm waarin we ze willen hebben", zegt Bongard. "En ze zien eruit en gedragen zich helemaal niet als een gewone kikker."
Xenobots broeden ook niet als kikkers. Dieren en planten kunnen zich seksueel voortplanten (zowel door bevruchting als ongeslachtelijk) en ongeslachtelijk, terwijl xenobots hun toevlucht nemen tot kinematische zelfreplicatie, die voorheen niet werd waargenomen in organismen - alleen in moleculen. Bij zelfreplicatie gebruiken xenobots stoffen in de omgeving om kopieën van zichzelf te maken.
Het concept van zelfreplicerende apparaten werd al in de XNUMXe eeuw voorgesteld, maar werd pas in de tweede helft van de XNUMXe eeuw wijdverbreid. In de XNUMXe eeuw werden projecten gelanceerd die gericht waren op het creëren van zelfreproducerende cellen, automaten, robots en zelfs fabrieken die kolonisatie van de maan en Mars mogelijk maken.
“Kinematische zelfreplicatie in moleculen was natuurlijk al vroeg in het leven van de aarde belangrijk. Maar we weten niet of deze vorm van replicatie, die we nu in groepen cellen waarnemen, een rol heeft gespeeld bij het ontstaan van leven", zegt Bongard. Wetenschappers ontdekten deze eigenschap van xenobots door hun gedrag te observeren in een petrischaal met water uit een vijver en cellen van kikkerembryo's. De xenobots bewogen rond in de beker, botsten met andere cellen en verzamelden ze in stapels. Als de stapel groot genoeg was - ongeveer 50 cellen - vormde het een nieuwe xenobot. De "nakomelingen" herhaalden het gedrag van de "voorouders", maar de "kleinkinderen" waren al te zwak en niet in staat om zich voort te planten.
"We ontdekten dat synthetische meercellige aggregaten zichzelf ook kinematisch kunnen reproduceren door gedissocieerde cellen in de omgeving te verplaatsen en samen te persen tot functionele zelfreplica's", schrijven de wetenschappers. "Deze vorm van behoud van de soort, die nog niet eerder in enig organisme is waargenomen, gebeurt spontaan binnen een paar dagen en ontwikkelt zich niet gedurende duizenden jaren."
"Het viel me op", geeft biologieprofessor Michael Levin, co-auteur van de studie, toe. "Kikkers hebben een manier van voortplanten die ze normaal gebruiken, maar als je bepaalde cellen van de rest van het embryo bevrijdt en ze laat weten hoe ze zich in een nieuwe omgeving kunnen vinden, vinden ze niet alleen een nieuwe manier van bewegen, maar blijkbaar ook een nieuwe manier om te reproduceren."
Dat kinematische zelfreplicatie, die niet eerder is waargenomen bij planten of dieren, zou kunnen plaatsvinden zonder genetische modificatie, laat zien hoe radicaal en snel biologische wezens zich kunnen aanpassen en veranderen in reactie op hun omgeving, leggen de onderzoekers uit.
Simulaties van kunstmatige intelligentie hebben aangetoond dat als xenobots een bepaalde vorm krijgen, zoals een Pac-Man-personage, ze deze bij replicatie zullen reproduceren. Bovendien bleek deze vorm het meest succesvol voor verdere zelfreplicatie - de "mond" hielp om embryonale cellen efficiënter in een stapel te verzamelen. Ook werd ontdekt dat xenobots in staat zijn om bijvoorbeeld elektrische circuits te repareren, maar tot nu toe werd dit resultaat ook verkregen op basis van simulaties, en niet op een echt experiment.
Wetenschappers verwachten dat xenobots voor verschillende taken kunnen worden gebruikt, van het verzamelen van microplastics in waterlichamen tot medische interventies - bijvoorbeeld in het geval dat het nodig is om celregeneratie te versnellen.
Lees ook:
- Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om zachte robots te maken
- De autonome robot voerde de eerste interne'Yazovu, enz'ectie zonder naalden