Сегодня: г.

Первые роботы (ксеноботы) из живых клеток используют клетки лягушки

Первые роботы (ксеноботы) из живых клеток используют клетки лягушки

При обычных обстоятельства стволовые клетки лягушачьих эмбрионов стали бы кожей и сердечной тканью живых существ, однако прогресс научного знания превратил их в первых в истории живых роботов.

Ученые из Университета Вермонта с помощью особых алгоритмов модифицировали стволовые клетки лягушки и создали из них первых «ксеноботов» – сгустки клеток, способные к самоорганизации и даже к транспортировке мельчайших грузов. Эти колонии из 500-1000 клеток не похожи ни на один живущий организм или естественно функционирующий орган. В то же время они непохожи на традиционных роботов – это живые, но программируемые организмы.

Возможность конструировать живые управляемые машины, способные выполнять различные задания, от доставки лекарств до очистки окружающей среды, представляется поистине революционной.

Для создания ксеноботов требуется суперкомпьютер и алгоритм, который собирает в нужной конфигурации сотни клеток сердечных и кожных тканей и симулирует результат работы такого живого конструктора. Наименее удачные конфигурации ученые, участвующие в эксперименте, отбраковали, лучшие сохранили и усовершенствовали, используя для манипуляций с клетками африканской лягушки Xenopus laevis микроскопические пинцеты и электрод.

В одной из конфигураций учеными было предусмотрено отверстие в центре сгустка для уменьшения сопротивления при движении. При эксперименте выяснилось, что его можно использовать для прикрепления к ксеноботу грузов для транспортировки.

После завершения сборки ткани биороботов начали действовать по запрограммированному сценарию: кожные клетки начали группироваться, а сердечные обеспечили двигательную функцию. В водной среде в чашке Петри эти живые машины могут двигаться до недели без потребности в питательных веществах – их энергетический запас заложен природой в форме липидов и белков.

Ученые говорят, что этот эксперимент дает бесценный опыт познания, каким образом клетки взаимодействуют и обмениваются информацией:

«С точки зрения генома, это лягушка. 100% ДНК ксенобота соответствует лягушке, но это не лягушка. Возникает вопрос – что еще можно построить из таких клеток? — говорит биолог Майкл Левин. — Этот эксперимент показывает нам, что лягушачьи клетки могут образовывать живые формы, не имеющие ничего общего с тем, что в них заложено анатомически».

Тем не менее, живыми этих роботов можно назвать только условно – они не способны развиваться, не имеют репродуктивной функции и не могут размножаться без воли человека, и, исчерпав весь ресурс питательных веществ, они превращаются в комочки отмерших клеток (100-процентная биоразлагаемость является очевидным преимуществом биологических роботов перед металлическими или пластиковыми роботами).

Пока что уровень развития ксеноботов кажется совершенно безобидным, но в будущем их могут обогатить и нервными клетками или вообще превратить в новую форму биологического оружия.

При обычных обстоятельства стволовые клетки лягушачьих эмбрионов стали бы кожей и сердечной тканью живых существ, однако прогресс научного знания превратил их в первых в истории живых роботов.

Ученые из Университета Вермонта с помощью особых алгоритмов модифицировали стволовые клетки лягушки и создали из них первых «ксеноботов» – сгустки клеток, способные к самоорганизации и даже к транспортировке мельчайших грузов. Эти колонии из 500-1000 клеток не похожи ни на один живущий организм или естественно функционирующий орган. В то же время они непохожи на традиционных роботов – это живые, но программируемые организмы.

Возможность конструировать живые управляемые машины, способные выполнять различные задания, от доставки лекарств до очистки окружающей среды, представляется поистине революционной.

Для создания ксеноботов требуется суперкомпьютер и алгоритм, который собирает в нужной конфигурации сотни клеток сердечных и кожных тканей и симулирует результат работы такого живого конструктора. Наименее удачные конфигурации ученые, участвующие в эксперименте, отбраковали, лучшие сохранили и усовершенствовали, используя для манипуляций с клетками африканской лягушки Xenopus laevis микроскопические пинцеты и электрод.

В одной из конфигураций учеными было предусмотрено отверстие в центре сгустка для уменьшения сопротивления при движении. При эксперименте выяснилось, что его можно использовать для прикрепления к ксеноботу грузов для транспортировки.

После завершения сборки ткани биороботов начали действовать по запрограммированному сценарию: кожные клетки начали группироваться, а сердечные обеспечили двигательную функцию. В водной среде в чашке Петри эти живые машины могут двигаться до недели без потребности в питательных веществах – их энергетический запас заложен природой в форме липидов и белков.

Ученые говорят, что этот эксперимент дает бесценный опыт познания, каким образом клетки взаимодействуют и обмениваются информацией:

«С точки зрения генома, это лягушка. 100% ДНК ксенобота соответствует лягушке, но это не лягушка. Возникает вопрос – что еще можно построить из таких клеток? — говорит биолог Майкл Левин. — Этот эксперимент показывает нам, что лягушачьи клетки могут образовывать живые формы, не имеющие ничего общего с тем, что в них заложено анатомически».

Тем не менее, живыми этих роботов можно назвать только условно – они не способны развиваться, не имеют репродуктивной функции и не могут размножаться без воли человека, и, исчерпав весь ресурс питательных веществ, они превращаются в комочки отмерших клеток (100-процентная биоразлагаемость является очевидным преимуществом биологических роботов перед металлическими или пластиковыми роботами).

Пока что уровень развития ксеноботов кажется совершенно безобидным, но в будущем их могут обогатить и нервными клетками или вообще превратить в новую форму биологического оружия.

Источник

 
Статья прочитана 4 раз(a).
 

Еще из этой рубрики:

 

Последние Твитты

Loading

Архивы

Наши партнеры

Читать нас

Связаться с нами

info@macfound.ru