Ученым впервые удалось создать «живых роботов»

15.01.20

Американские ученые создали из клеток африканской водной лягушки семейства шпорцевых программируемых «ксеноботов». Такие роботы могут двигаться, переносить крошечные грузы, регенерировать, а также доставлять лекарств внутри организма или бороться с токсичными отходами, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Изображение ксенобота

Роботов создали из клеток кожи и сердца эмбрионов гладкой шпорцевой лягушки (Xenopus laevis). Клетки кожи позволяют этим созданиям сохранять свою форму, напоминающую пузырь с четырьмя ногами, а клетки сердца — двигаться с каждым сокращением.

«Это новые живые машины. Они не являются ни традиционным роботом, ни известным видом животных. Это новый класс результатов человеческой деятельности: живой, программируемый организм»,

— объясняет Джошуа Бонгар, специалист по компьютерным технологиям и робототехнике в Университете Вермонта, который был одним из руководителей нового исследования.

Перед созданием живых роботов, ученые провели исследования с помощью суперкомпьютера UVM. «Собрать» их помогли биологи Университета Тафтса. По словам авторов, это первый раз, когда были спроектированы «полностью биологические машины с нуля». То есть не пытаясь скопировать уже существующие биологические виды, отредактировать их или собрать из них некую химеру.

Опираясь на возможности клеток лягушачьего зародыша — кожи и сердца, ученые с помощью эволюционного алгоритма отбирали нужный из тысяч предлагаемых вариантов, выбирая наилучший.

Отдельные клетки разрезали с помощью крошечных щипцов и очень тонкого электрода и соединяли под микроскопом в максимально точном соответствии конструкциям, указанным компьютером. Из клеток кожи сформировали более пассивную архитектуру новых существ, а когда-то случайные сокращения сердечных мышечных клеток использовали для создания упорядоченного поступательного движения.

Ксеноботы длиной 1 мм живут несколько дней или даже недель, питаясь эмбриональной энергией. Исследователи говорят, что это лишь опытный образец. Но уверяют, что роботов можно настроить для выполнения целого спектра задач, например, очистки водоемов от микропластика или человеческого организма от бляшек.

 «Это шаг к использованию компьютерных организмов для интеллектуальной доставки лекарств»,

— говорит Джошуа Бонгар.

Также ксеноботы оказались способны к регенерации. После того, как одного из них разрезали пополам, ксенобот легко зарастил повреждения. Авторы отмечают, что подобные биотехнологии — первые шаги в будущее биологии и информатики.

Результаты компьютерного моделирования «ксеноботов» (слева) и их «живая» реализация (крайний столбец изображений справа)