Naučnici Sveučilišta Tufts i Sveučilišta Vermont kreirali su novi biološki organizam koji se može samoreplicirati.
Ovo revolucionarno otkriće nastavlja se na njihov raniji rad u kojem su stvorili sićušne biološke robote pod nazivom xenobotovi korištenjem matičnih stanica jedne vrste afričke žabe pod nazivom Xenopus laevis. Roboti su imali mogućnost plivanja kroz tekućinu, navigacije kroz cijevi, zajedničkog rada na prikupljanju čestica i slaganju u hrpe, liječenja samih sebe kad su bili povrijeđeni, pa čak i pohranjivanja informacija koje su prikupili temeljem svojih iskustava.
Sada je znanstveni tim dizajnirao xenobote koji mogu izrađivati kopije sebe samih.
“Neki ljudi su rekli da xenoboti nisu organizmi jer se ne mogu replicirati. Dakle, sada se mogu replicirati”, kaže Michael Levin, profesor biologije i direktor Allen Discovery centra u Tuftsu koji je vodio ovo istraživanje u suradnji s Joshuom Bongardom, profesorom kompjuterskih nauka na Sveučilištu Vermont.
Sposobnost samorepliciranja je vrlo važna za xenobotove, jer se njihova prva generacija morala proizvoditi ručno i mukotrpno jedan po jedan. Mogućnost da ih se sada jednostavno proizvodi na stotine ili hiljade kopija potpuno mijenja stvar jer ih približava mogućnosti korištenja za ljudske aplikacije poput proizvodnje inzulina do popravljanja povreda kičmene moždine i drugih stvari u kojima bi živi roboti mogli naći svoju korisnu primjenu, navodi portal Vidi.
Zanimljivo je da je veliku ulogu u otkriću mehanizmna samorepliciranja odigrao superkompjuterski klaster Deep Green koji je zahvaljujući radu Bongarda i njegovog studenta Sama Kriegmana (koji je na tom projektu kasnije doktorirao), pokretao revolucionarne algoritme kako bi testirao milijarde o oblika tijela u simulacijama i otkrio koji će se replicirati, ne samo u jednoj generaciji, već u mnogim generacijama iznova i iznova.
Konačni oblik je bio “polu-torus”, nešto poput američke krafne (donuta) s jednim izrezanim dijelom prstena, ili kako kažu, Pac-Mana s otvorenim ustima.
Kada su od superkompjuteri dobili nacrt, Levin i Douglas Blackiston, naučnici iz Allen Discovery centra, prikupili su matične stanice od žabljih embrija. Ostavljene u fiziološkoj otopini, stanice se prirodno skupljaju i pretvaraju u sferu epiderme prekrivenu slojem cilija, izraštaja protoplazme u obliku dlačica koje se vrte okolo i omogućuju da se sfere kreću po površini.
Blackiston je koristio kombinaciju gnječenja sfera, a zatim odsjecanja tkiva pomoću sićušnih mikrokirurških alata da oblikuje ksenobote u oblik Pac-Mana.
Mali organizmi su se kovitlali oko posude kako je predviđeno, a kada je u posudu dodana kaša pojedinačnih matičnih stanica, ksenoboti su ih počeli skupljati u grozdove, koji su potom spontano poprimili oblik sfernih ksenobota sposobnih napraviti svoje replike. Prema istraživačima, bot u obliku Pac-Mana može dovesti do najmanje pet generacija sferičnih botova.
“Cilj je svakako ići dalje od žabe”, rekao je Blackiston i dodao:
“Tražimo stvaranje botova od tipova stanica sisavaca. To je prvenstvenpo važno zbog toga da bude kompatibilno za potencijalne medicinske primjene.”
Za ljudske primjene, moglo bi se zamisliti stvaranje robota koji proizvode inzulin, reguliran ugrađenim senzorima za nivo glukoze.
“Također bismo mogli staviti botove u pacijenta na područjima oštećenja tkiva kao što je povreda leđne moždine, te otpustiti regenerativne spojeve koji pomažu u procesu popravka”, rekao je Blackiston.
“Ovi botovi bi se razgradili i očistili iz tijela od strane imunološkog sistema ili bi se stopili u područje kako bi postali dio “skele” za zacjeljivanje povrede.
Blackiston dodaje da su istraživači sada usredotočeni na stvaranje sustava navođenja botova, odnosno senzora koji će ih dovesti do cilja ili ih privući na mjesto prikupljanja nakon što njihov posao završi.
Čitav znanstveni rad objavljen u časopisu PNAS.