Живих роботів навчили розмножуватись

Вперше ксеноботів (англ. xenobots) група американських вчених представила у 2020 році. Для їх створення використовували стовбурові клітини, отримані з ембріонів південноафриканської жаби Xenopus laevis (звідси і назва роботів).

Геном жаби залишався незмінним, але клітини перепрограмували: в ембріоні з них вийшли б клітини шкіри, проте дослідники дали шанс переосмислити своє призначення. Після інкубації близько 3000 клітин з’єднували вручну за допомогою крихітного пінцету та ще більш крихітного електрода. Створені таким чином ксеноботи могли переміщатися у просторі, знаходити задані цілі та відновлюватись після пошкоджень.

У новій роботі вчені наділили ксеноботів ще одним атрибутом живого, показавши, що можуть створювати собі подібних. По суті, це зовсім новий спосіб розмноження: «дорослі» ксеноботи збирають окремі клітини, утримуючи їх разом, а через кілька днів зібрані «малюки» перетворюються на повномасштабні ксеноботи.

Ксеноботи використовують так звану кінематичну самореплікацію – процес, який раніше спостерігали лише на молекулярному рівні.

Щоб з’ясувати, яка форма ксеноботів найкраще підходить для відтворення, вчені звернулися до штучного інтелекту. Запущений на суперкомп’ютері еволюційний алгоритм протестував мільярди форм тіла ксеноботів — трикутники, квадрати, піраміди, зірочки — і знайшов ту, що забезпечить найефективнішу кінематичну самореплікацію.

На це завдання у суперкомп’ютера пішло кілька місяців, в результаті він зупинився на С-подібній формі, що нагадує Пакмана з однойменної гри. Потім вчені зібрали роботів за запропонованою комп’ютером схемою і показали, що нові ксеноботи можуть успішно відтворювати себе протягом кількох поколінь.

Автори роботи вважають, що результати дослідження можуть мати як теоретичні, так і практичні результати: з одного боку, за допомогою ксеноботів можна глибше зрозуміти сам процес розмноження, а з іншого — створювати живі машини для регенеративної медицини, розробки нових ліків або навіть збору мікропластику у воді.

Статтю з результатами дослідження опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.