Ксеноботы: живые роботы, которые могут строить и исцелять

Как часто в фантастических фильмах можно увидеть роботов! Из железа, алюминия, выдуманного металла вроде адамантия… Но что насчет роботов, созданных из живых организмов?

Жаль, такое редко увидишь в фильмах, зато можно увидеть в реальной жизни, ведь такие роботы действительно существуют. И называются они «ксеноботы».

Кто такие ксеноботы и как они появились

Ксенобот — это уникальный организм размером с песчинку, созданный в лаборатории, который является одновременно и роботом, и живым существом. Их можно не только собирать искусственно, но и запрограммировать на определенное поведение или выполнение задач, благодаря чему возможности применения ксеноботов практически безграничны. В отличие от обычных роботов, ксеноботы состоят из живых клеток, поэтому имеют способность к самоорганизации, самовосстановлению и даже репродукции. Само их название произошло от Xenopus laevis — африканской водной лягушки семейства шпорцевых, из клеток которой ученые из Университета Вермонта в 2020 году и собрали этих первых биороботов.

Сначала для этого изъяли стволовые клетки эмбрионов лягушек, после чего их дифференцировали в клетки сердца (которые сокращаются) и клетки кожи (которые всегда стабильны). В результате ученым удалось совместить два этих свойства, создав новые конструкции клеток, так как все живые клетки имеют особенность прилипать друг к другу. Наблюдая за тем, как новые ксеноботы передвигаются, ученые заметили, что поведение ксеноботов соответствует их форме и строению. Отправив данные программистам, исследователи создали цифровые копии ксеноботов и виртуальную среду для их экспериментального изучения.

Чтобы проверить, как будут развиваться и переструктурироваться ксеноботы, ученые запустили эволюционный алгоритм. В итоге выяснилось, что конструкции, которые успешно выполняли свои задания в симуляции, скрещивались с другими успешными конструкциями и порождали более совершенные и развитые формы ксеноботов. Лучшие из этих форм вермонтские ученые в итоге и воссоздали в лаборатории.

«Нет предела совершенству»: на что способны ксеноботы

За счет различных форм ксеноботы могут подстраиваться под определенные задачи: например, ксенобот с отверстием может переносить грузы практически на любые расстояния. Также ксеноботы могут объединяться или передвигаться сплоченными группами. Это полноценная межклеточная коммуникация, которую на данный момент ученые только учатся контролировать.

Сейчас существует несколько методик разработки и создания индивидуальных живых систем по типу ксеноботов, но с их помощью пока невозможно создать многоклеточную систему (только одноклеточную). Чаще всего используется модификация одноклеточных организмов посредством рефакторированных (преобразованных) геномов.

В будущем, когда межклеточная коммуникация действительно будет взята под контроль, ксеноботов можно будет использовать не только в роботостроении для создания более совершенных образцов робототехники, но и в строительстве, а также в медицине. В отличие от синтетических роботов, ксеноботы как живые клетки умеют адаптироваться к различным ситуациям и даже исцелять себя после небольших травм. Таким образом, их можно с легкой натяжкой назвать новой формой жизни, формами, структурой и характеристиками которой может манипулировать сам человек.

Некоторые группы ученых объединяют ксеноботов с искусственными компонентами для создания биогибридных систем, а некоторые учатся использовать их как «двигатель» для самостоятельно передвигающихся машин. Гипотетически ксеноботов можно использовать для создания универсальных синтетических материалов, которые не будут поддаваться деструктивному воздействию окружающей среды, как, например, бетон. Такие материалы смогут регенерировать, как биологическая ткань: представьте себе, например, дом, который ремонтирует себя сам и никогда не разваливается!

Также изучение ксеноботов помогает ученым понять, как функционируют живые существа, ведь все живое начинается с клеток. В дальнейшем ученые смогут лучше понять воздействие наркотиков и различных химических веществ, безопасно тестировать лекарства или даже изобретать их на основе ксеноботов.

Многие из нас любили в детстве игрушки-трансформеры, которые можно перестраивать, изменять и объединять друг с другом. Когда одно вдруг превращается в нечто другое, это поистине удивительно, и ксеноботы — ключ к тому, чтобы люди смогли менять даже окружающий мир, как тот же конструктор. Их применение в повседневной жизни может решить массу проблем, от вопросов здравоохранения до инженерии — осталось только дождаться, когда ксеноботы будут готовы к этому!