By Forskare har skapat vad de påstår är de första ”levande robotarna ”: helt nya livsformer som skapats av levande celler.
Ett team av forskare har tagit celler från groda embryon och förvandlat dem till en maskin som kan programmeras att fungera som de vill.
Det är första gången som mänskligheten har kunnat skapa ”helt biologiska maskiner från grunden”, laget bakom upptäckten skriver i en ny artikel.
Det skulle kunna göra det möjligt för dem att skicka ut de små ”xenoboterna” för att transportera medicin runt en patients kropp eller rensa upp föroreningar från haven, till exempel. De kan också läka sig om de är skadade, säger forskarna.
”Det här är nya levande maskiner”, säger Joshua Bongard, University of Vermont expert som medledde den nya forskningen. ”De är varken en traditionell robot eller en känd djurart. Det är en ny klass av artefakt: en levande, programmerbar organism.”
De nya varelserna designades med hjälp av en superdator och byggdes sedan av biologer. De skulle nu kunna användas för en mängd olika ändamål, de som ligger bakom skapelsen säger.
”Vi kan föreställa oss många användbara tillämpningar av dessa levande robotar som andra maskiner inte kan göra som att söka ut otäcka föreningar eller radioaktiv kontaminering, samla mikroplast i haven, reser i artärer för att skrapa ut plack,” sade medledaren Michael Levin som leder Centrum för Regenerativ och Utvecklingsbiologi vid Tufts University, där xenoboterna faktiskt skapades.
Teamet beskrev det stora genombrottet i en artikel publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences.
Mänskligheten har förändrat hur organismer fungerar i någon form, kanske så länge det har funnits. Under de senaste åren har det skett stora framsteg inom denna disciplin, med genetisk redigering och skapandet av konstgjorda organismer.
Men forskarna säger att deras arbete är första gången som en helt biologisk maskin har helt utformats och skapats av forskare.
De började göra det genom att använda en superdator för att skapa tusentals möjliga mönster för de nya livsformerna. Det gjorde det genom en virtuell version av evolutionen, med forskare sätta datorn en uppgift och det beräkna vilken design som kan fungera bäst.
Om det tillfrågades att skapa en varelse som rörde sig i en viss riktning, till exempel, skulle det prova hundratals olika möjliga sätt att kombinera simulerade celler i olika former som skulle tillåta livsformen att göra det. Det fungerade med regler om vad de enkla celler som skulle fungera som material kunde göra, och i slutet gav forskarna teoretiska mönster för livsformerna.
Den andra delen av forskningen såg sedan en mikrokirurg och andra forskare förvandla dessa mönster till verkliga livet. De tog stamceller från embryon från afrikanska grodor, inkuberade dem, och använde sedan otroligt små verktyg för att skära isär dem och montera dem i den design som datorn hade skapat.
Det innebar att forskare hade fastnat verkligt organiskt material tillsammans för att skapa en livsform som aldrig tidigare hade setts i naturen.
Efter det hände började cellerna arbeta tillsammans. Precis som datorn hade föreslagit, kunde robotarna röra sig på egen hand, så småningom göra det på ett sammanhängande sätt och utforska sin omgivning under några veckor.
De kunde arbeta för att driva runt pellets, organisera sig spontant och kollektivt, enligt forskarna.
Och forskare tror att de kommer att kunna skapa ännu mer komplexa versioner av xenoboterna. Datorsimuleringar tyder på att det ska vara möjligt att designa xenoboterna med en påse på kroppen som kan användas för att bära ett objekt — att leverera en drog genom att simma genom kroppen, till exempel.
Att designa robotar av sådana levande material kan leda till stora förändringar i det sätt som tekniken används, föreslår forskarna. Xenoboterna kan regenerera och är helt biologiskt nedbrytbara när de dör.
Dessutom kan de reparera sig själva. Till skillnad från traditionella material kan robotarna skivas nästan i hälften och kommer att fixa sig ihop igen, hävdar de.
Forskarna erkänner att det finns risk för att sådan utveckling kan utnyttjas på sätt som vi inte ens förstår, vilket leder till oavsiktliga konsekvenser. Om systemen blir tillräckligt komplexa kan det vara omöjligt för människor att förutsäga hur de kommer att börja bete sig.
”Om mänskligheten kommer att överleva in i framtiden, måste vi bättre förstå hur complex egenskaper, på något sätt, härrör från enkla regler,” sade herr Levin n ett uttalande. ”Denna studie är ett direkt bidrag till att få ett handtag på vad människor är rädda för, vilket är oavsiktliga konsekvenser,” sa han.
Han sade att den nya studien är ett viktigt steg mot att förstå sådana system. Genom att lära oss mer om hur levande system bestämmer hur de ska bete sig, och om och hur det kan förändras, kommer vi att kunna förstå deras resultat bättre.
