Ученые создали первых «живых роботов», способных к самовоспроизводству
Вы можете заметить забавное сходство этих причудливых «ксеноботов» с героем игры Pac-Man, но это наименее странная их особенность
Эти необычные роботизированные существа являются продолжением прошлогодней работы. Тогда исследователи представили общественности первых в мире роботов, полностью построенных из живых клеток − в данном случае стволовых клеток, взятых из эмбрионов лягушек.
Ученый-компьютерщик и робототехник Джошуа Бонгард из Университета Вермонта объяснил, что «ксеноботы» не являются ни традиционными роботами, ни известными науке видами животных. «Это новый класс артефактов: живой программируемый организм», − заявил он.
Теперь Бонгард и его сотрудники сделали следующий шаг, дав ксеноботам возможность самовоспроизводиться и порождать новые версии самих себя.
В данном случае самовоспроизведение не достигается теми же методами воспроизводства, которые мы обычно наблюдаем в биологических формах жизни. Вместо этого исследователи обнаружили, что если они поместят достаточное количество ксеноботов в непосредственной близости друг от друга в чашке Петри, их коллективное движение начнет накапливать другие свободные клетки лягушки, плавающие рядом в растворе.
Как только достаточное количество этих клеток собирается вместе, «ядро» из примерно 50 фрагментов стало своего рода потомством организма ксеноботов, способным плавать самостоятельно и при этом «накапливать» свое собственное потомство по той же схеме. Это явление, называемое спонтанной кинематической самовоспроизведением, ранее наблюдалось в других типах молекулярных машин и моделей, но никогда раньше в живых многоклеточных системах, таких как ксеноботы.
«Эта форма сохранения биоматериала, которой нет ни в одном организме. Она возникла спонтанно в течение нескольких дней, а не развивалась в течение тысячелетий»
Чтобы создать самовоспроизводящихся роботов, исследователи извлекли плюрипотентные стволовые клетки из кожи зародыша африканской когтистой лягушки (Xenopus laevis) и инкубировали их в физиологическом растворе, в течение которого некоторое количество клеток прилипло к сфероидному организму, на котором выросли реснички, позволяющие ему перемещаться.
Когда дюжина организмов первого поколения была помещена во вторую чашку вместе с диссоциированными стволовыми клетками, движение организмов сгруппировало стволовые клетки в грозди, которые сформировали новое поколение организмов. Они продолжили повторять заданную схему и воспроизводиться.
Однако те же диссоциированные стволовые клетки, оставленные одни в растворе, не могли самостоятельно сформировать новый организм. Им было необходимо начальное движение ксеноботов-предшественников – оно запускало формирование отдельных клеток в агрегированные организмы.
Исследователи объяснили в своей статье, что это кинематическое самовоспроизведение, поведение, никогда ранее не наблюдавшееся у растений или животных, могло возникнуть и без генетической модификации. Команда также обнаружила, что можно усилить это явление, используя искусственный интеллект для моделирования условий, которые могут улучшить самовоспроизводящееся поведение.