Hva skjer når du tar celler fra froskeembryoer og dyrker dem til nye organismer som ble "utviklet" av algoritmer? Du får noe som forskere kaller verdens første "levende maskin."
Selv om de opprinnelige stamcellene kom fra frosker - den afrikanske kløvede frosken, Xenopus laevis - disse såkalte xenobots ligner ikke på noen kjente amfibier. De små klemmene måler bare 1 millimeter bredde og er laget av levende vev som biologer samlet i kropper designet av datamodeller, ifølge en ny studie.
Disse mobile organismer kan bevege seg uavhengig og kollektivt, kan selvhelbrede sår og overleve i flere uker om gangen, og kan potensielt brukes til å transportere medisiner i kroppen til en pasient, rapporterte forskere nylig.
"De er verken en tradisjonell robot eller en kjent dyreart," studerer medforfatter Joshua Bongard, informatiker og robotekspert ved University of Vermont, i en uttalelse. "Det er en ny klasse av gjenstander: en levende, programmerbar organisme."
Algoritmer formet utviklingen av xenobots. De vokste fra hud- og hjertestamceller til vevsklumper på flere hundre celler som beveget seg i pulser generert av hjertemuskelvev, sa forfatteren til hovedstudien Sam Kriegman, en doktorgradskandidat som studerer evolusjonsrobotikk ved University of Vermont's Department of Computer Science, i Burlington .
"Det er ingen ekstern kontroll fra en fjernkontroll eller bioelektrisitet. Dette er et autonomt middel - det er nesten som et avviklet leketøy," sa Kriegman til Live Science.
Biologer matet datamaskinbegrensninger for de autonome xenobotene, for eksempel vevens maksimale muskelkraft, og hvordan de kan bevege seg gjennom et vassen miljø. Deretter produserte algoritmen generasjoner av bittesmå organismer. De best-presterende robotene ville "reprodusere" seg inne i algoritmen. Og akkurat som evolusjonen fungerer i den naturlige verdenen, vil de minst vellykkede formene bli slettet av dataprogrammet.
"Etter hvert var det i stand til å gi oss design som faktisk var overførbare til virkelige celler. Det var et gjennombrudd," sa Kriegman.
Studieforfatterne brakte deretter disse designene til live, og sammensatte stamceller for å danne selvdrevne 3D-former designet av evolusjonsalgoritmen. Hudceller holdt xenobots sammen, og banking av hjertevev i bestemte deler av deres "kropper" drev bots gjennom vann i en petriskål i flere dager, og til og med uker i strekk, uten å trenge ekstra næringsstoffer, ifølge studien . Botene var til og med i stand til å reparere betydelig skade, sa Kriegman.
"Vi kuttet den levende roboten nesten i halvparten, og cellene har automatisk glidelåsen på kroppen igjen," sa han.
"Vi kan forestille oss mange nyttige applikasjoner av disse levende robotene som andre maskiner ikke kan gjøre," sa studieforfatter Michael Levin, direktør for Center for Regenerative and Developmental Biology ved Tufts University i Massachusetts. Disse kan omfatte målretting av giftige søl eller radioaktiv forurensning, innsamling av marin mikroplastikk eller til og med å grave ut plakett fra menneskelige arterier, sa Levin i en uttalelse.
Kreasjoner som uskarper linjen mellom roboter og levende organismer er populære fag i science fiction; Tenk på morderne i "Terminator" -filmene eller replikantene fra "Blade Runner". Utsiktene til såkalte levende roboter - og å bruke teknologi for å skape levende organismer - vekker forståelig nok bekymringer for noen, sa Levin.
"Den frykten er ikke urimelig," sa Levin. "Når vi begynner å rote med komplekse systemer som vi ikke forstår, får vi utilsiktede konsekvenser."
Likevel kan det å bygge på enkle organiske former som xenobots også føre til fordelaktige funn, la han til.
"Hvis menneskeheten kommer til å overleve inn i fremtiden, må vi bedre forstå hvordan komplekse egenskaper på en eller annen måte kommer ut av enkle regler," sa Levin.
Funnene ble publisert online 13. januar i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.
