02:28 Ксеноботы: как устроены первые биороботы и что они умеют делать |
|
В реальной жизни роботы пока выглядят, как неуклюжие механизмы из металла или пластика, которые с трудом взаимодействуют с окружающей средой, людьми и такими же роботами. В середине января ученые из университетов Вермонта и Тафтса перевернули это представление — они создали роботов, полностью состоящих из живых клеток. Микроскопические полностью программируемые живые организмы размером около 1 мм пока умеют только плавать и толкать маленькие гранулы, но это уже огромный прорыв в биоробототехнике. Ученые из университетов Вермонта и Тафтса создали из живых клеток ксеноботов — микроскопических роботов, названных так в честь своего прародителя, африканской когтистой лягушки Xenopus laevis. Роботы не могут есть, размножаться и живут около недели. Зато они способны плавать, толкать или переносить предметы, а также работать в группах. Это первые роботы, состоящие полностью из живых клеток и способные решать сравнительно широкий спектр задач. Для того, чтобы создать их, исследователи из Университета Вермонта разработали искусственный интеллект, способный моделировать совместную работу десятков тысяч различных комбинаций клеток кожи и сердца, если они будут существовать в реальном мире. Затем ученые из Университета Тафтса выбрали самое оптимальное сочетание и создали программируемый организм из стволовых клеток, взятых из эмбрионов лягушек. Исследователи обрезали периферическую область эмбриона, которая обычно развивается в кожу или сердечную мышцу в процессе роста. Затем они вручную разделили ткани на отдельные клетки и поместили их в чашку Петри. Получившийся организм движется благодаря сокращениям клеток сердечной мышцы — они ведут себя примерно так же, как клетки человеческого сердца. Клетки кожи, в свою очередь, создают каркас, который удерживает клетки сердца вместе. У ксеноботов есть способности к самовосстановлению: когда ученые повредили клетки кожи одного из роботов, он смог без посторонней помощи восстановить их и ликвидировать рану. После того, как все клетки соединились в единый организм, исследователи придали ему оптимальную для движения форму, смоделированную ИИ. Получившиеся роботы имеют микроскопический размер — их ширина составляет около миллиметра. Несмотря на это, создание ксенобота — большой шаг в создании программируемых живых организмов, то есть совершенно новых форм жизни. Главный прорыв исследования заключается в придании смоделированной ИИ формы живому организму — то есть в переводе с языка компьютера на биологический язык, отмечают авторы работы. Ученые создали рецепт робота, который каждый раз выполняет одни и те же функции. В более ранних исследованиях ученые использовали генную инженерию и различные виды генерации тканей, однако никому из них не удавалось создать устойчивую и воспроизводимую модель биоробота — существа каждый раз имели разную форму, а их функционал сильно отличался. Поэтому использование ИИ для производства роботов из живых клеток имеет большое значение — такие организмы можно воспроизводить бесконечное количество раз без серьезных отличий. Зачем нужны роботы из живых клеток? Это может прозвучать как научная фантастика, но люди меняли и меняют организмы на протяжении тысячелетий. Речь идет об одомашнивании диких животных или о селекции сельскохозяйственных культур: например, кукуруза в нынешнем виде сильно отличается от своих дикорастущих далеких предков. Конечный результат таких экспериментов практически невозможно ни предугадать, ни проконтролировать. Если взглянуть на разработку с этой стороны, она не кажется слишком новаторской. При этом создание роботов из живых клеток — следующий шаг к изменениям организмов, к которым приводит деятельность человека. Ксеноботы не похожи на традиционных роботов — у них нет блестящих механизмов или роботизированных рук. Они напоминают крошечные шарики движущейся розовой плоти. Исследователи говорят, что эта форма выбрана не случайно — такие программируемые «биологические машины» позволят сделать то, чего не могут обычные роботы из стали и пластика. Традиционные роботы со временем деградируют — их детали и механизмы изнашиваются, а в случае с медицинскими роботами это может нанести вред здоровью человека. Роботы, созданные из живых клеток, напротив, являются безопасными для здоровья человека и исключают нанесение какого-либо вреда экологии, считают исследователи. Ксеноботов можно использовать для очистки радиоактивных отходов, сбора микропластиков в океанах или переноса лекарств по сосудам внутри человеческого тела. Ксеноботы выживают в водных средах без дополнительных питательных веществ в течение нескольких дней или недель, что делает их пригодными для внутренней доставки лекарств. Помимо этих непосредственно практических задач, ксеноботы могут также помочь исследователям узнать больше о клеточной биологии — дальнейшие эксперименты по созданию биороботов дадут ученым представление о том, как клетки взаимодействуют друг с другом в различных сочетаниях. Это этично? Исследователи признают, что создание совершенно новых организмов поднимает много этических вопросов — даже если эти организмы не способны думать или чувствовать в привычном понимании. По мере развития технологий научному сообществу, вероятно, придется выработать правила, обеспечивающие этичное отношение к организмам, подобным ксеноботам. При этом исследователи отмечают, что ксеноботы не являются организмами в привычном смысле слова — они представляют собой набор клеток, которые реагируют на внешнюю стимуляцию. Что ждет технологию? Сейчас исследователи сосредоточены на развитии технологии, а не на использовании ксеноботов для решения медицинских или промышленных задач. В частности, ученые пытаются найти механизм, позволяющий клеткам четко взаимодействовать друг с другом внутри организма. Кроме того, инженеры экспериментируют с различными методами стимуляции роботов, в том числе электрическими и химическими сигналами. Для развития технологии ученым предстоит научиться более точно контролировать процесс роста и взаимодействия разных типов клеток. На данный момент, по словам исследователей, эта цель не выглядит легкодостижимой — как и печать ксеноботов из живых клеток на 3D-принтере в промышленном масштабе. Пока ученые не могут сказать, как технология будет развиваться дальше и с какими ограничениями могут столкнуться разработчики роботов из живых клеток. |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |
По этой теме смотрите:
ВСЕ НОВОСТИ:
| Астрология, пророчества [1066] | Астрономия и космос [1457] | Безумный мир [2063] |
| Войны и конфликты [2310] | Гипотезы и версии [3874] | Дом,сад,кулинария [3945] |
| Животные и растения [2669] | Здоровье,психология [4748] | История и археология [4652] |
| Мир вокруг нас [2167] | Мировые новости [7583] | Наука и технологии [890] |
| Непознанное [4196] | НЛО,уфология [1263] | Общество [7795] |
| Прогнозы ученых,исследования [798] | Происшествия,чп,аварии [1302] | Российские новости [5860] |
| Стихия,экология,климат [2739] | Феномены и аномалии [945] | Фильмы и видео [6336] |
| Частное мнение [4911] | Это интересно! [3311] | Юмор,афоризмы,притчи [2394] |
АРХИВ САЙТА:
| Астрология и пророчества [825] | Гипотезы и прогнозы [4629] | Дом,сад,кулинария [223] |
| Животные и растения [2796] | Здоровье и красота [5708] | Интересности и юмор [3758] |
| История и археология [4696] | Космос, астрономия [2263] | Мир вокруг нас [1982] |
| Наука и технологии [2422] | Непознанное [3983] | НЛО,уфология [1747] |
| Общество, в мире, новости [11574] | Психология и отношения [84] | Стихия, климат, экология [421] |
| Фильмы и видео [367] | Частное мнения [111] | Эзотерика и феномены [2031] |
