Xenobots

Πέρυσι, μια ομάδα βιολόγων και επιστημόνων υπολογιστών από το Πανεπιστήμιο Tufts και το Πανεπιστήμιο του Βερμόντ (UVM) δημιούργησαν νέα, μικροσκοπικά αυτοθεραπευόμενα βιολογικά μηχανήματα από κύτταρα βατράχων που ονομάζονται “Xenobots”, τα οποία μπορούσαν να κινηθούν, να ωθήσουν ένα ωφέλιμο φορτίο και ακόμη και να εκθέσουν συλλογικά συμπεριφορά παρουσία ενός σμήνους άλλων Xenobots.

Xenobots 2.0

Η ίδια ομάδα έχει πλέον δημιουργήσει μορφές ζωής που αυτοσυναρμολογούνται σε ένα σώμα από μεμονωμένα κύτταρα. Δεν απαιτούν μετακίνηση μυϊκών κυττάρων επίσης αποδεικνύουν την ικανότητα τους να θυμούνται. Η νέα γενιά Xenobots κινείται επίσης γρηγορότερα, πλοηγείται σε διαφορετικά περιβάλλοντα και έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από την πρώτη έκδοση και εξακολουθεί να έχει τη δυνατότητα να συνεργάζεται σε ομάδες και να θεραπεύεται εάν υποστεί ζημιά. Τα αποτελέσματα της νέας έρευνας δημοσιεύθηκαν στο Science Robotics.

Τί είπαν οι επιστήμονες

Βλέπουμε την αξιοσημείωτη πλαστικότητα των κυτταρικών συλλογών. Χτίζουν ένα στοιχειώδες νέο «σώμα» που είναι αρκετά διαφορετικό από την προέλευση τους – σε αυτήν την περίπτωση, έναν βάτραχο. Παρά το ότι έχει ένα εντελώς φυσιολογικό γονιδίωμα, δήλωσε ο Michael Levin, διακεκριμένος καθηγητής Βιολογίας και διευθυντής του Allen Discovery Center στο Πανεπιστήμιο Tufts, και αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης.

«Σε ένα έμβρυο βατράχου, τα κύτταρα συνεργάζονται για να δημιουργήσουν έναν γυρίνο. Εδώ, αφαιρούμενο από αυτό το πλαίσιο, βλέπουμε ότι τα κύτταρα μπορούν να επαναπροσδιορίσουν το γενετικά κωδικοποιημένο υλικό τους. Έχοντας νέες λειτουργίες όπως η μετακίνηση. Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι τα κύτταρα μπορούν να αναλάβουν αυθόρμητα νέους ρόλους και να δημιουργήσουν νέα σχέδια σώματος και συμπεριφορές χωρίς μεγάλες περιόδους εξελικτικής επιλογής για αυτά τα χαρακτηριστικά.»

Είναι Robot ή Όχι ?

Κατά κάποιο τρόπο, τα Xenobots κατασκευάζονται σαν ένα παραδοσιακό ρομπότ. Μόνο που χρησιμοποιούνται κύτταρα και ιστούς και όχι τεχνητά συστατικά για να χτίσουν το σχήμα και να δημιουργηθεί μια προβλέψιμη συμπεριφορά. Είπε ο ανώτερος επιστήμονας Doug Blackiston, ο οποίος συνέγραψε για πρώτη φορά τη μελέτη με την ερευνητική τεχνική Emma Lederer.

«Στο τέλος της βιολογίας, αυτή η προσέγγιση μας βοηθά να κατανοήσουμε πώς τα κύτταρα επικοινωνούν καθώς αλληλεπιδρούν μεταξύ τους κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και πώς μπορούμε να ελέγξουμε καλύτερα αυτές τις αλληλεπιδράσεις».

Τώρα με μνήμη

Ένα βασικό χαρακτηριστικό της ρομποτικής είναι η ικανότητα καταγραφής μνήμης και χρήσης αυτών των πληροφοριών.  Συνήθως για την τροποποίηση των ενεργειών και της συμπεριφοράς του ρομπότ. Έχοντας αυτό υπόψη, οι επιστήμονες του Tufts δημιούργησαν τα Xenobots με ικανότητα ανάγνωσης / εγγραφής για να καταγράψουν ένα κομμάτι πληροφοριών, χρησιμοποιώντας μια φθορίζουσα πρωτεΐνη ανταποκριτή που ονομάζεται EosFP, η οποία συνήθως ανάβει πράσινο. Ωστόσο, όταν εκτίθεται σε φως σε μήκος κύματος 390nm, η πρωτεΐνη εκπέμπει κόκκινο φως αντ ‘αυτού.

Τα κύτταρα των εμβρύων βατράχου εγχύθηκαν με αγγελιοφόρο RNA που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη EosFP πριν από την αποκοπή των βλαστικών κυττάρων για τη δημιουργία των Xenobots. Τα ώριμα Xenobots έχουν τώρα έναν ενσωματωμένο διακόπτη φθορισμού που μπορεί να καταγράψει την έκθεση σε μπλε φως περίπου 390nm.

Οι ερευνητές εξέτασαν τη λειτουργία μνήμης επιτρέποντας σε 10 Xenobots να κολυμπούν γύρω από μια επιφάνεια στην οποία ένα σημείο φωτίζεται με μια ακτίνα 390nm φωτός. Μετά από δύο ώρες, διαπίστωσαν ότι τρία ρομπότ εκπέμπουν κόκκινο φως. Τα υπόλοιπα παρέμειναν το αρχικό τους πράσινο, καταγράφοντας αποτελεσματικά την «ταξιδιωτική εμπειρία» των bots.

Xenobot, θεραπεύστε τον εαυτό σας!!!

Τα νέα Xenobots ήταν εξαιρετικά έμπειρα στην επούλωση. Eκλειναν την πλειονότητα μιας σοβαρής πλήρους μήκους δακρύρροιας στο μισό πάχος του εντός 5 λεπτών από τον τραυματισμό. Όλα τα τραυματισμένα ρομπότ ήταν σε θέση να επουλώσουν τελικά την πληγή. Επίσης να αποκαταστήσουν το σχήμα τους και να συνεχίσουν τη δουλειά τους όπως πριν.

Όπως τα αρχικά Xenobots, τα αναβαθμισμένα bots μπορούν να επιβιώσουν έως και δέκα ημέρες. Να εκτελέσουν τα καθήκοντά τους χωρίς πρόσθετες πηγές ενέργειας. Μπορούν επίσης να συνεχίσουν με πλήρη ταχύτητα για πολλούς μήνες εάν διατηρηθούν σε μια «σούπα» θρεπτικών συστατικών.