Созданы первые роботы исключительно из живых клеток

Инженеры создали немало роботов, имитирующих самых разнообразных живых существ. Но какими возможностями ни обладали бы эти устройства, вдохнуть в них жизнь невозможно.

Похоже, теперь эта грань начинает стираться.

Учёные из США создали из живых клеток "существо" с программируемым поведением.

Это создание получило название ксенобот: по наименованию вида лягушек Xenopus laevis (гладкая шпорцевая лягушка), у которых были позаимствованы клетки.

"Это новые живые машины. Они не являются ни традиционными роботами, ни каким-либо известным видом животных. Это новый класс: живой программируемый организм", - поясняет ведущий исследователь проекта профессор Джошуа Бонгард (Joshua Bongard) из Университета Вермонта.

Ксеноботы были спроектированы с использованием кластера суперкомпьютеров Deep Green. Учитывая биофизику клеток и заданные условия (например, возможность движения робота вперёд), специальный "эволюционный" алгоритм создал тысячи возможных конфигураций.

Затем симуляции помогли определить, какие конфигурации лучше всего подходят для решения поставленной задачи. То есть варианты прошли виртуальный естественный отбор.

Когда алгоритм определился с выбором, биологи выделили стволовые клетки из лягушачьих эмбрионов, инкубировали их, а затем выстроили в соответствии с советами искусственного интеллекта.

В чашке Петри клетки сформировали стабильные структуры, никогда не встречавшиеся в природе (хотя генетически это всё же были "стопроцентные" лягушки).

Уточним, что ксеноботы были собраны из клеток кожи и сердца. Первые в данном случае пассивны и служат своего рода каркасом. А клетки сердечной мышцы, сокращаясь, позволяют "неведомой зверушке" передвигаться.

Слева - анатомическая схема организма, созданная суперкомпьютером. Справа - организм, состоящий исключительно из клеток кожи (зелёный цвет) и сердечной мышцы (красный).
Иллюстрация Sam Kriegman, UVM.

Авторы уточняют, что живые машины могут существовать в обычной пресной воде при температуре от 4,5 до 26,5 градуса по Цельсию.

Благодаря липидам и белкам из эмбриональных клеток они функционируют около недели, не нуждаясь в дополнительных питательных веществах. Последние, впрочем, могут продлить "срок годности" до нескольких недель.

В ходе экспериментов группы ксеноботов плавали по кругу и даже могли толкать микроскопические гранулы в центр.

Правда, перевернувшись на 180 DEG в поперечной плоскости, ксенобот уже не сможет передвигаться (словно беспомощный жук, лежащий на спине).

Размер и возможности ксеноботов пока могут показаться не такими уж впечатляющими. Однако достижение команды как минимум доказывает возможность создания живых программируемых систем. А как максимум - является первым шагом на пути к разработке принципиально новых машин, которые в будущем смогут взять на себя немало важных задач: от очистки окружающей среды до лечения людей.

"Мы можем представить себе множество полезных применений этих живых роботов. Это то, что не могут делать другие машины. Например, поиск токсичных соединений или радиоактивного загрязнения, сбор микропластика в океанах, путешествие по артериям для удаления бляшек", - рассуждает соавтор работы профессор Майкл Левин (Michael Levin) из Университета Тафтса.

Важно отметить, что эти уникальные живые системы могут залечивать сами себя. Учёные проверили это, разрезав некоторые из них практически пополам. Однако ксеноботы восстановили первоначальную структуру.

Это свойство даёт живым машинам важное преимущество перед обычными. Ведь вряд ли робот или любое другое устройство, скажем, ноутбук, восстановят форму и функции, если разрубить их пополам.

Также авторы уточняют, что ксеноботы биосовместимы и абсолютно безопасны с точки зрения медицинского применения. Выполнив работу, они становятся безвредными мёртвыми клетками, которые полностью биоразлагаемы. Это означает, что им можно доверить адресную доставку лекарств в организме пациента.

Кстати, для этих целей подойдут версии ксеноботов с отверстием в центре, куда можно поместить препарат.

Команда намерена и дальше изучать возможности живых роботов и управления ими.

Специалисты признают: наверняка многие опасаются, что однажды такие формы жизни могут выйти из-под контроля. Особенно опасно было бы наделить их способностью размножаться (нынешние ксеноботы этого не умеют).

Собственно, ни одна живая система не может быть полностью контролируемой. Да и машины, наделённые умом и сообразительностью, вполне могут (теоретически) повести себя непредсказуемо.

Ну а живые роботы - и вовсе новые для науки создания, работать с которыми придётся с большой осторожностью. А по мере развития этой технологии экспертам, вероятно, придётся разработать нормативы, регулирующие исследования с точки зрения безопасности и этики, чтобы дело не дошло до создания биооружия или существ, размышляющих, твари они дрожащие или право имеют.

Статья по итогам новой работы представлена в журнале PNAS. Кроме того, о создании ксеноботов авторы подробно рассказали на веб-сервисе Github, чтобы их коллеги могли использовать и совершенствовать описанный подход в будущих работах.