Группа исследователей из США создает из стволовых клеток лягушек крошечных роботов, которые способны к самостоятельному движению.
«Это совершенно новые формы жизни. Они никогда прежде не существовали на Земле, — говорит руководитель проекта Майкл Левин из Университета Тафтса. — Это живые программируемые организмы». Роботы, длина которых менее миллиметра, разрабатываются по «эволюционному алгоритму», реализованному на суперкомпьютере. Программа генерирует случайные трехмерные конфигурации от 500 до 1000 клеток кожи и сердца лягушки. Каждый вариант затем тестируется в виртуальной среде, чтобы увидеть, например, будет ли он способен двигаться при сокращении клеток сердечной мышцы. Поскольку сердечные клетки самопроизвольно сжимаются и расслабляются, они ведут себя как миниатюрные двигатели, которые приводят роботов в движение до тех пор, пока запасы энергии в клетках не истощатся. Расчеты показывают, что время жизни таких роботов может достигать десяти дней. На основе наиболее удачных конфигураций проектируются новые варианты.
Ряд вариантов, сконструированных программой, ученые реализовали из живых клеток. Для эксперимента были использованы стволовые клетки кожи и сердца, взятые у эмбрионов шпорцевой лягушки (Xenopus laevis), поэтому получившие биологические машины исследователи назвали «ксеноботами». Чтобы клетки оставались живыми, ксеноботы должны находиться в водной среде. Ученые наблюдали, как собранные ими варианты движутся по прямой или по кругу.
«Они очень маленькие, но в конечном итоге планируется сделать их масштабными», — говорит Майкл Левин. В дальнейшем ученые хотят создавать ксеноботов с кровеносными сосудами, нервной системой и сенсорными клетками, из которых будут сформированы рудиментарные глаза. Если использовать для их создания клетки млекопитающих, ксеноботы смогут жить на суше. Получив повреждения, живые роботы могут залечить свои раны, а как только их задача будет выполнена, они распадаются так же, как естественные организмы разлагаются после смерти.
Создатели ксеноботов надеются, что их можно будет использовать для борьбы с микропластическим загрязнением океанов, для обнаружения и переработки токсичных материалов, доставки лекарств в нужную точку организма или удаления холестериновых отложений со стенок артерий. «Невозможно угадать, какими будут приложения любой новой технологии, поэтому мы можем только догадываться [о возможных применениях ксеноботов]», — говорит участник проекта Джошуа Бонгард из Вермонтского университета.
О результатах работы рассказывается в статье, опубликованной журналом Proceedings of the National Academy of Sciences.
