Ученые собрали первых в истории роботов из живых клеток

В природе стволовые клетки превращаются в клетки кожи, мышц и других тканей. Но, следуя прописанным людьми алгоритмам, клетки могут образовать и нечто совершенно новое. К примеру, первых в истории роботов, полностью состоящих из живых клеток.

Создатели назвали их ксеноботами. Эти маленькие блобы размером меньше миллиметра состоят из 500–1000 клеток. Они умеют передвигаться по чашке петри, самоорганизовываться и даже переносить маленькие грузы. Ксеноботы не похожи ни на один живой организм или орган из известных нам.

Зачем они нужны? Для решения самых разных задач: от точечной доставки лекарств до расчистки окружающей среды.

Это не роботы и не известные виды животных. Это новый класс артефактов: живые программируемые организмы, — прокомментировал робототехник Джошуа Бонгарт (Joshua Bongard) из Вермонтского университета.

Для создания ксеноботов требуется суперкомпьютер и алгоритм, способный соединять несколько сотен клеток сердца и кожи (в данном случае лягушки) в различных комбинациях для решения тех или иных задач. И моделировать то, что в итоге получится.

Ученые задают желаемый исход ,  к примеру, передвижение ,  и алгоритм выдает им в ответ рекомендуемый дизайн. Алгоритм уже разработал тысячи разных комбинаций клеток с разным уровнем успешности.

Самые неудачные варианты отбрасывались, а удачные — дорабатывались. Лучшие были воплощены в жизнь. Клетки собирали у эмбрионов гладких шпорцевых лягушек (Xenopus laevis).

Как и предсказывало компьютерное моделирование, результирующие блобы смогли двигаться самостоятельно. Клетки кожи удерживали все вместе, а сокращения клеток сердца двигали организм.

Ксеноботы прожили неделю в водной среде без нужды в дополнительных питательных веществах. Энергию они получали из собственных запасов липидов и белков.

Один из ксеноботов имел форму бублика, и, как выяснили авторы, дырку можно преобразовать в мешочек, в котором организм способен переносить маленькие объекты. Но это проверили только в компьютерной симуляции.

(Kriegman et al., PNAS, 2019)

В реальности же ксеноботы тоже смогли передвигать частицы, но спонтанно работая вместе. Это любопытный результат, который, по словам авторов, может помочь нам понять, как клетки общаются друг с другом.

Конечно, использование термина «живые» зависит от определения понятия живого организма. Эти ксеноботы не способны самостоятельно развиваться, и у них нет репродуктивных органов, так что о размножении речь не идет.

На данный момент они безопасны, но, теоретически, их можно превратить в маленькое биооружие.

Научная статья была опубликована в PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.1910837117
Команда выложила исходный код на Github.

Источник: Funscience со ссылкой Science Alert.