Живые роботы из лягушачьих клеток перестроили собственные тела и начали вести себя непредсказуемо

Сначала были ксеноботы — крошечные живые машины, созданные из кожи лягушки, способные передвигаться в жидкой среде. Но исследователи из Института биологически вдохновлённой инженерии Висса при Гарвардском университете пошли дальше. Они создали нечто принципиально иное. Новые организмы, названные нейроботами, целиком построены из эмбриональных клеток лягушки. Но в них есть функционирующие нейроны, которые самоорганизуются в нейронные сети по мере развития организма. Никакой платы. Никакого кода. Биологическая нервная система, которая собирает себя сама, а затем управляет машиной.

Как их создавали

Чтобы построить нейроботов, команда на ранней стадии внедрила клетки — предшественники нейронов в развивающиеся биоботы. Эти клетки созрели в нейроны, которые соединились друг с другом и протянули отростки к поверхностным клеткам, отвечающим за движение. Как только сеть ожила, всё изменилось. Нейроботы стали более активными, чем их предшественники. Они двигались более сложными траекториями. И по всему организму начали экспрессироваться разные гены. Нервная система не просто добавила контрольный слой. Она перестроила тело вокруг себя.

Ведущий автор исследования Хале Фотоват, разработавшая этот метод, поясняет: «Интеграция нервной системы перестраивает форму и функцию нейроботов. По сравнению с биоботами, нейроботы более вытянуты, демонстрируют отличные схемы экспрессии многоклеточных клеток, проявляют повышенную активность и более сложное спонтанное поведение, а также претерпевают существенные изменения в общей экспрессии генов».

Перепрограммирование изнутри

Самое неожиданное открытие скрывалось в данных о экспрессии генов. У нейроботов обнаружилась неожиданная активация генов, связанных с развитием зрительной системы у лягушек — сенсорного пути, который никто намеренно не вводил. Исследователи осторожно называют это предположением, а не окончательным выводом. Но это поднимает вопрос, который науке никогда не приходилось задавать раньше: может ли живой робот развить новые сенсорные способности через тот же биологический процесс, который использует развивающийся эмбрион?

Чтобы проверить, как нейронная активность влияет на движение, команда провела эксперименты с препаратами, изменяющими нейронную коммуникацию. Реакции нейроботов и контрольных биоботов различались, что подтверждает: нервная система в нейроботах активно формировала поведение. Хотя точные механизмы ещё предстоит понять.

Новый рубеж

Дональд Ингбер, основатель Института Висса, описывает результат прямо: эти организмы «бросают вызов научным парадигмам и существующим рамкам». Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.

Нейроботы стали более вытянутыми, чем их предшественники. Они демонстрируют повышенную активность. Их спонтанное поведение стало сложнее. И самое главное — их глобальная экспрессия генов претерпела существенные изменения. Нервная система не просто управляла телом. Она перестроила его под себя. Вопросы, которые остаются без ответа, пугают своей новизной. Куда ведёт эта перестройка? Может ли живой робот развить зрение, если его гены к этому подталкивают? И где проходит граница между машиной, организмом и чем-то, для чего у человечества ещё нет названия? Пока исследователи продолжают эксперименты, нейроботы живут своей собственной жизнью. И то, как они будут себя вести завтра, не знает никто — даже те, кто их создал.