Ученые Университета Тафтса и Университета Вермонта создали первых «живых роботов», использовав для этого стволовые клетки африканской шпорцевой лягушки.
Об этом говорится в статье, опубликованной в научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
«Это новые живые машины. Они не являются ни традиционным роботом, ни известным видом животных. Это новый класс результатов человеческой деятельности: живой, программируемый организм», — отмечает Джошуа Бонгар, специалист по компьютерным технологиям и робототехнике в Университете Вермонта, который был одним из руководителей нового исследования.
Миниатюрные биороботы размером около 1 мм способны двигаться к цели, переносить крошечные грузы, обходиться длительное время без питания и самостоятельно восстанавливаться.
Роботы получили название ксеноботов (xenobot) по научному названию шпорцевой лягушки Xenopus laevis.
В статье ученые описали, как из стволовых клеток, изъятых из эмбрионов шпорцевой лягушки, формировали крошечные тела. Ученые вначале произвели все расчеты для будущих живых роботов с помощью суперкомпьютера UVM, который на основе «эволюционного алгоритма» произвольно группировал 500−1000 клеток сердца или кожи в какую-то форму, потом тестировал поведение этого образования в виртуальной среде, отбирал лучшие и на их основе выводил новое поколение.
Таким образом, были проверены 100 поколений. Всего несколько наиболее удачных конфигураций были отобраны для формирования ксеноботов.
Под руководством микрохирурга Дугласа Блэкстона биологи собрали стволовые клетки от эмбрионов африканских лягушек. Вырастив отделенные клетки, их разрезали, используя крошечные щипцы и еще более тонкий электрод, и соединяли под микроскопом в максимально точном соответствии конструкциям, указанным компьютером.
В зависимости от того, из каких клеток были сформированы роботы, они действовали по-разному. Самыми активными оказались ксеноботы из клеток сердца, такие клетки спонтанно сжимаются и расслабляются, помогая роботу двигаться. Форма некоторых ксеноботов позволяет вкладывать в них крошечный груз, который они могут перемещать.
Некоторые биороботы способны толкать груз перед собой. При этом если нарушить их форму, они быстро ее восстанавливают. Исследования показали, что ксеноботы способны двигаться и действовать на имеющемся в клетках заряде энергии от семи до десяти дней. После завершения жизненного цикла они просто распадаются и разлагаются, как все живые организмы.
Как отметил руководитель исследовательского центра Университета Тафтса Майкл Левин, «это совершенно новые формы жизни. Таких прежде не существовало на Земле. Это живые, программируемые организмы». Теперь, по словам ученых, предстоит придумать, как наилучшим образом использовать ксеноботов.
Например, вполне вероятно, что они окажутся эффективными в очистке океанов от микроскопических пластиковых частиц. Кроме того, предполагают ученые, можно применить их для очистки стенок кровеносных сосудов у людей или для доставки лекарств к внутренним органам человека.
Отметим, гладкая шпорцевая лягушка (лат. Xenopus laevis) — вид южноафриканской водной лягушки рода шпорцевые лягушки. Она имеет длину до 12 см, плоскую голову и тело.
Этот вид обитает только в Африке, но интродуцирован в Северной Америке, Южной Америке и Европе.
Ранее китайская компания Elephant Robotics разработала роботизированную кошку MarsCat. Кроме обычной ходьбы, «электрокошка» может также, в частности, играть, спать и даже закапывать мнимые отходы в мусорном баке.
