Novi način samoreplikacije…

Tim znanstvenika razvio je prve žive robote koji se mogu razmnožavati.

Znanstvenici su otkrili potpuno novi oblik biološke reprodukcije i primijenili svoje otkriće kako bi stvorili prve žive robote koji se samorepliciraju. Isti tim koji je razvio je prve žive robote (naziva “xenoboti” sastavljeni od žabljih stanica još 2020.), otkrio je da ovi računalno dizajnirani i ručno sastavljeni organizmi mogu plivati ​​u svojoj malenoj posudi, pronaći pojedinačne stanice te skupiti stotine njih kako bi stovirili “bebe” xenobote u svojim ustima. Ove nove jedinke nekoliko dana kasnije pretvaraju se u odrasle Xenobote.

U žabi Xenopus laevis te bi se embrionalne stanice razvile u kožu. “One bi bile na vanjskoj strani punoglavca i čuvali žabu od patogena”, kaže Michael Levin, profesor biologije i direktor Allen Discovery Centra na Sveučilištu Tufts te suvoditelj novog istraživanja. “Ali stavljamo ih u novi kontekst. Dajemo im priliku da preispitaju svoju višestaničnost.” A ono što zamišljaju nešto je daleko drugačije od kože. “Ljudi su dosta dugo mislili da smo razradili sve načine na koje se život može reproducirati ili replicirati. Ali ovo je nešto što nikada prije nije primijećeno”, kaže koautor Douglas Blackiston, viši znanstvenik na Sveučilištu Tufts koji je okupio Xenobotove “roditelje” i razvio biološki segment nove studije.

“Ove stanice imaju genom žabe ali oslobođene da postanu punoglavci, koriste svoju kolektivnu inteligenciju da naprave nešto zapanjujuće” tvrdi Levin. U ranijim eksperimentima, znanstvenici su bili začuđeni činjenicom da se Xenoboti mogu dizajnirati za postizanje jednostavnih zadataka. Sada su zapanjeni činjenicom da se ti biološki objekti, računalno dizajnirane zbrke stanice, mogu spontano replicirati.

“Imamo potpuni, nepromijenjeni genom žabe”, izjavio je Levin“ ali to nije dalo naslutiti da te stanice mogu raditi zajedno na ovom novom zadatku,” prikupljanja i zatim komprimiranja odvojenih stanica u radne samokopije. “Ovo su stanice žaba koje se repliciraju na način koji je vrlo različit od načina na koji to rade žabe. Nijedna životinja ili biljka poznata znanosti ne replicira se na ovaj način,” kaže Sam Kriegman, glavni autor nove studije, koji je doktorirao u Bongardovom laboratoriju na UVM-u a sada je postdoktorski istraživač u Tuftovom Allen centru i Wyss institutu za biološki nadahnuto inženjerstvo, Sveučilišta Harvard.

Umjetna inteligencija pomaže u replikaciji

“Kuglasti xenobot može napraviti djecu ali onda sustav obično nakon toga odumire. Zapravo je vrlo teško natjerati sustav da se nastavi reproducirati”, kaže Kriegman. Ali s programom umjetne inteligencije koji radi na superkompjuterskom klasteru Deep Green u UVM-ovom Vermont Advanced Computing Core-u, evolucijski algoritam bio je u mogućnosti testirati milijarde oblika tijela u simulaciji – trokuta, kvadrata, piramida, morskih zvijezda kako bi pronašao one koji će stanice učiniti efikasnijima u replikaciji.

“Zamolili smo superračunalo u UVM-u da smisli kako prilagoditi oblik početnih roditelja a AI je došao do nekih čudnih dizajna nakon višemjesečnog rada, uključujući onaj koji je nalikovao Pac-Manu,” kaže Kriegman. “Vrlo je neintuitivno. Izgleda jednostavno ali to nije nešto što bi ljudski inženjer smislio. Zašto jedna mala usta? Zašto ne pet? Poslali smo rezultate Dougu i on je napravio roditeljske Xenobote u obliku Pac-Mana. Onda su ti roditelji gradili djecu, koji su gradili unuke, koji su gradili praunuke, koji su gradili pra-praunuke.” Drugim riječima, pravi dizajn uvelike je produžio broj generacija.

Kinematska replikacija je dobro poznata na razini molekula ali nikada prije nije opažena na razini cijelih stanica ili organizama.“Otkrili smo da postoji ovaj prethodno nepoznati prostor unutar organizama ili živih sustava i to je golem prostor,” kaže Bongard, profesor na UVM-ovom fakultetu za inženjerstvo i matematičke znanosti. “Kako ćemo onda istraživati ​​taj prostor? Pronašli smo xenobote koji hodaju. Pronašli smo xenobote koji plivaju. A sada, u ovoj studiji, pronašli smo ksenobote koji se kinematički repliciraju. Što se još krije u tom prostoru?”

Napredak u regenerativnoj medicini

Tim također smatra da bi ovo moglo donijeti napredak po pitanju regenerativne medicine. “Kada bismo znali reći zbirkama stanica da rade ono što želimo da rade u konačnici, to bi bila regenerativna medicina – to je rješenje za traumatske ozljede, urođene mane, rak i starenje”, kaže Levin. “Svi ti različiti problemi su ovdje jer ne znamo kako predvidjeti i kontrolirati koje će skupine stanica izgraditi. Xenoboti su nova platforma za učenje.”

Kosmos