Bizarné stvorenia sú prvými samoreprodukujúcimi sa „živými robotmi“ na svete, tvrdia vedci

Farebný obrázok xenobota (červená) a agregovaných voľných kmeňových buniek (zelená). (Douglas Blackiston)

Vedci skonštruovali to, o čom hovoria, že sú to prvé samoreprodukujúce sa „roboty“, aké boli kedy vyrobené zo živých buniek.

Na prvý pohľad sa títo čudne vyzerajúci „xenoboti“ môžu zdať pozoruhodní svojou povrchnou podobnosťou s Pac-Manom, ale ich podobnosť s postavou z videohry je na nich pravdepodobne tou najmenej zvláštnou vecou.

Tieto nezvyčajné robotické stvorenia sú vedľajším produktom toho, čo tí istí výskumníci odhalili minulý rok, keď predstaviliprvé roboty na svete skonštruované výlučne zo živých buniek- v tomto prípade, kmeňových buniek prevzaté z embryonálnych žiab.



'Toto sú nové živé stroje,' informatik a robotik Joshua Bongard z University of Vermont.vysvetlil vtedy.

„Nie sú to ani tradičný robot, ani známy druh zvierat. Je to nová trieda artefaktov: živý, programovateľný organizmus.“

Teraz Bongard a jeho spolupracovníci urobili ďalší krok a dali xenobotom možnosť replikovať sa a vytvárať nové verzie seba samých.

V tomto prípade sa samoreprodukcia nedosahuje druhmi reprodukčných techníkbežne vidíme v biologických formách života.

Namiesto toho výskumníci zistili, že ak umiestnili dostatok xenobotov do vzájomnej tesnej blízkosti v Petriho miske, ich spoločný pohyb začal hromadiť ďalšie voľné žabie bunky plávajúce vedľa v roztoku.

Akonáhle bolo nahromadených dostatok týchto buniek, agregovaná hromada asi 50 buniek sa stala akýmsi potomkom organizmu xenobota, ktorý je schopný sám plávať, a tak hromadiť svoje vlastné potomstvo.

Tento jav, nazývaný spontánna kinematická sebareplikácia, bol už predtým pozorovaný u iných druhov molekulárne stroje a modely , ale nikdy predtým v živých mnohobunkových systémoch, ako sú xenoboty.

'Zistili sme, že syntetické mnohobunkové zostavy sa môžu replikovať aj kinematicky pohybom a kompresiou disociovaných buniek v ich prostredí do funkčných kópií,' vedci vysvetliť v novom článku popisujúce rekonfigurovateľné organizmy.

'Táto forma zvečnenia, predtým nevídaná v žiadnom organizme, vzniká spontánne v priebehu dní a nie sa vyvíja v priebehu tisícročí.'

(Sam Kriegman a Douglas Blackiston)

Hore: Simulácia (vľavo) predpovedá skutočný samoreplikačný systém in vitro (vpravo).

Na výrobu samoreprodukujúcich sa robotov výskumníci extrahovali pluripotentné kmeňové bunky z africkej žaby s pazúrikmi ( Xenopus laevis ) obalili z embryí a inkubovali ich vo fyziologickom roztoku, pričom počas tejto doby by množstvo buniek priľnulo do sféroidného organizmu, pričom na jeho vonkajšej vrstve narástli riasinky, čo mu umožnilo pohybovať sa.

Keď sa tucet organizmov prvej generácie hodil do druhej misky spolu s oddelenými kmeňovými bunkami, pohyb organizmov zhlukoval kmeňové bunky do kôp, ktoré vytvorili novú generáciu organizmov, ktoré potom opakovali rovnaké správanie pri skladaní. bunky na hromady.

Rovnaké disociované kmeňové bunky ponechané osamote v roztoku sa však nezostavili, čo ukazuje, že potrebovali počiatočný pohyb progenitorových xenobotov na spustenie ich formovania do agregovaných organizmov.

To, že táto kinematická samoreplikácia, správanie, ktoré sa u rastlín alebo zvierat nikdy predtým nevidelo, by mohlo vzniknúť bez genetickej modifikácie, ukazuje, ako radikálne sa biologické entity dokážu prispôsobiť a zmeniť v reakcii na svoje prostredie, vysvetlili výskumníci vo svojom príspevku.

Tím tiež zistil, že môžu tento jav zosilniť pomocou umela inteligencia na simuláciu podmienok, ktoré by mohli zlepšiť sebareplikujúce správanie.

'Simulácie ukázali, že niektoré tvary tela zosilnili veľkosť hromady a replikačné kolá, zatiaľ čo iné utlmili alebo zastavili samoreplikáciu,' vysvetľujú výskumníci . 'Niektoré, ale nie všetky geometrie boli lepšie ako sféroidy.'

Nakoniec bol tvar semitorusu (v podstate Pac-Man v 3D) najlepším kandidátom na nahromadenie uvoľnených žabích buniek do nových organizmov a pomohli aj úpravy prostredia – zavedenie stien, ktoré obmedzujú pohyb xenobotov.

Aj keď sme stále na začiatku manipulácie s týmito živými robotickými tvormi, výskumníci tvrdia, že nezvyčajné organizmy by jedného dňa mohli vykonávať užitočnú prácu, ak budeme vedieť zistiť, ako fungujú, a tiež rozhodnúť o správnej práci, ktorá im dá prácu. .

'To naznačuje, že budúce technológie sa môžu s malým vonkajším vedením stať užitočnejšími, keď sa budú rozširovať,' vysvetľuje tím 'a že život skrýva prekvapivé správanie tesne pod povrchom a čaká na odhalenie.'

Zistenia sú uvedené v PNAS .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.