В понедельник группа ученых из университетов Вермонта, Тафтса и Гарварда, представившая в прошлом году первых в мире биологических роботов, заявила, что те способны самовоспроизводиться. Причем уникальным для животных и растений способом. Впрочем, пока создатели биороботов называют свое открытие прорывным, другие ученые считают исследование чересчур распиаренным, а выводы — притянутыми за уши.
Биологические роботы, названные ксеноботами
Фото: Douglas Blackiston and Sam Kriegman
Биологические роботы, названные ксеноботами
Фото: Douglas Blackiston and Sam Kriegman
В начале 2020 года ученые из Университета Тафтса, Гарварда и Университета Вермонта опубликовали научную статью, посвященную созданию первых в мире биологических роботов. Взяв за основу стволовые клетки эмбрионов африканской шпорцевой лягушки (Xenopus laevis), ученые стали формировать крошечные тела, которые получили название ксеноботы (xenobot). Это миниатюрные существа (размером менее 1 мм), чья форма определялась и выводилась искусственным интеллектом. В итоге были отобраны несколько наиболее удачных конфигураций тел биороботов, которые позволяли тем двигаться, переносить микроскопический груз на себе или толкать его перед собой.
Ценность этого открытия, говорили ученые, заключается в том, что миниатюрных биороботов можно запрограммировать выполнять определенные полезные действия.
Например, вполне вероятно, что они окажутся эффективными в очистке океанов от микроскопических пластиковых частиц или их можно будет применить для очистки стенок кровеносных сосудов у людей и для доставки лекарств к внутренним органам человека.
О практическом применении ксеноботов пока ничего не известно — технология корректировки их работы все еще на очень ранней стадии. Зато два года наблюдений привели к открытию ученых: ксеноботы могут размножаться. Но делают они это не как лягушки, чьими стволовыми клетками биороботы являются. Их способ размножения вообще не свойственен для животных или растений.
Как выяснили ученые, ксеноботы способны производить потомство, создавая копии себя. Каждый ксенобот кружит в пространстве, подбирая и собирая у себя во рту сотни отдельных клеток. Затем биоробот «выплевывает» скопившуюся массу, которая уже является единым целым. Через несколько дней эта масса клеток становится новым полноценным ксеноботом.
Такая модель поведения ранее обнаруживалась только у отдельных молекул, но никогда не наблюдалась у полноценных клеток и уж тем более живых организмов.
Впрочем, ученым-первооткрывателям пришлось изрядно потрудиться, чтобы ксеноботы могли пройти хотя бы через несколько циклов создания потомства. Дело в том, что при обычных условиях эти крошечные существа способны воспроизводить только меньшие по размеру копии себя. И уже через несколько поколений на свет появляются «дети», не способные ни передвигаться, ни уж тем более создавать новое потомство. В результате через семь-десять дней их заряд биологической энергии иссякает, они разлагаются, а генеалогическое древо обрывается.
Кроме того, ксеноботы естественной формы крайне редко вообще занимались созданием потомства и лишь при определенных условиях, говорят ученые. Поэтому те решили усовершенствовать этот процесс: с помощью искусственного интеллекта была найдена наиболее эффективная форма ксенобота для сбора свободных клеток. Такой оказалась С-образная форма, чем-то напоминающая Пакмана из известной аркадной игры.
«Если мы поймем, как заставить группы клеток делать то, что мы от них хотим, в конечном счете они станут инструментом регенеративной медицины и избавлением от травматических повреждений, врожденных дефектов, а также рака и старения»,— говорят авторы исследования.
Кроме того, по их мнению, изучение процесса размножения ксеноботов может приблизить научное сообщество к разгадке тайны зарождения жизни на Земле — вероятно, что таким способом размножались первые молекулы на нашей планете.
Но не все в научном сообществе считают открытие научным прорывом. Так, например, научный редактор издания Ars Technica Джон Тиммер, долгие годы занимавшийся биологическими исследованиями в Калифорнийском университете в Беркли и в Корнельском университете, отмечает, что ажиотаж вокруг исследования выглядит преувеличенным, а само заявление о способности ксеноботов размножаться как о «форме бесконечного воспроизведения» — просто ложным.
Как отмечает господин Тиммер, у открытия ученых сразу две проблемы. Во-первых, сами по себе ксеноботы способны произвести на свет только одно поколение потомства. Детище обычного ксенобота меньшего размера, чем родительский организм. А потому он и вращается по куда меньшему диаметру, оказываясь не в состоянии собрать достаточно клеток для создания нового ксенобота.
В результате все генеалогическое древо ксеноботов умещалось бы в два поколения.
Во-вторых, даже вмешательство ученых в естественный процесс не позволило добиться бесконечного воспроизведения потомства. Они буквально вырезали из биороботов «пакманов», чтобы добиться повышения эффективности их размножения. Но даже этого оказалось недостаточно: получавшиеся на первом этапе «детеныши» ксеноботов были слишком маленькими, а потому их вместе с родительскими организмами приходилось переносить в новую биологическую среду, богатую отдельными клетками, которые могут служить строительным материалом для ксеноботов. Но даже это помогло продлить цикл жизни биологических роботов всего на три поколения — ничего общего с бесконечным воспроизведением.
Господин Тиммер отмечает, что такой процесс репликации действительно никогда не встречался в живых организмах. Просто потому, что в природе вряд ли кто-то стал бы подносить живым организмам две чашки Петри, полностью заполненные отдельными клетками, только для того, чтобы организмы смогли смастерить себе потомство.