DOBORODŠLI U BUDUĆNOST! NAPRAVLJENI PRVI ROBOTI ŽIVA BIĆA KOJI MOGU DA SE RAZMNOŽAVAJU (VIDEO)
Nova tehnološka „čudesa“ dolaze nam iz Berlingtona, tačnije iz savezne države Vermont u Sjedinjenim Državama. Zapravo radi se o novim robotima koji imaju mogućnost razmožavanja, a nazivaju se Ksenoboti.
Da bi opstao, život se mora reprodukovati. Tokom milijardi godina, organizmi su evoluirali umnožavajući se na mnogo načina, od biljnog pupoljaka preko seksualnih životinja do invazivnih virusa.
Sada su naučnici sa Univerziteta u Vermontu, Univerziteta Tufts i Instituta za biološki inspirisano inženjerstvo Viss na Univerzitetu Harvard otkrili potpuno novi oblik biološke reprodukcije – i primenili svoje otkriće da stvore prve žive robote koji se samorepliciraju.
Isti tim koji je napravio prve žive robote („Ksenoboti“), otkrio je da ovi kompjuterski dizajnirani i ručno sastavljeni organizmi mogu da plivaju u svojoj maloj posudi, pronađu pojedinačne ćelije, skupe stotine zajedno i sastavljaju „bebe“ Ksenobote u svojim „ustima“ u obliku Pac-Mana — koji nekoliko dana kasnije postaju novi Ksenoboti koji izgledaju i kreću se baš kao oni sami.
A onda ovi novi ksenoboti mogu izaći, pronaći ćelije i napraviti kopije sebe. Opet i opet iznova.
„Sa pravim dizajnom—oni će se spontano samoreplicirati“, kaže dr Džošua Bongard, kompjuterski naučnik i stručnjak za robotiku na Univerzitetu u Vermontu koji je zajedno vodio novo istraživanje.
Rezultati novog istraživanja objavljeni su 29. novembra 2021. u Zborniku radova Nacionalne akademije nauka.
U nepoznato
U žabi Ksenopus laevis, ove embrionalne ćelije bi se razvile u kožu. „Oni bi sedeli na spoljašnjoj strani punoglavca, čuvali patogene i preraspodelili sluz“, kaže dr Majkl Levin, profesor biologije i direktor Alen Discovery centra na Univerzitetu Tafts i ko-lider novog istraživanja. „Ali mi ih stavljamo u novi kontekst. Dajemo im priliku da ponovo zamisle svoje višećelijstvo. Levin je takođe vanredni član fakulteta na Viss institutu.
A ono što zamišljaju je nešto mnogo drugačije od kože. „Ljudi su prilično dugo mislili da smo razradili sve načine na koje život može da se reprodukuje ili replicira. Ali ovo je nešto što nikada ranije nije primećeno“, kaže koautor Douglas Blackiston, doktor nauka, viši naučnik sa Univerziteta Tufts i Instituta Viss koji je okupio „roditelje“ Ksenobota i razvio biološki deo nove studije.
„Ovo je duboko“, kaže Levin. „Ove ćelije imaju genom žabe, ali, oslobođene da postanu punoglavci, koriste svoju kolektivnu inteligenciju, plastičnost, da urade nešto zapanjujuće. U ranijim eksperimentima, naučnici su bili zapanjeni da su Ksenoboti mogli biti dizajnirani da postižu jednostavne zadatke. Sada su zapanjeni da će se ovi biološki objekti – kompjuterski dizajnirana zbirka ćelija – spontano replicirati. „Imamo potpuni, nepromenjeni genom žabe“, kaže Levin, „ali to nije dalo nagoveštaja da ove ćelije mogu da rade zajedno na ovom novom zadatku“, prikupljanju i zatim kompresovanju odvojenih ćelija u radne samokopije.
„Ovo su ćelije žaba koje se repliciraju na način koji se veoma razlikuje od načina na koji to rade žabe. Nijedna životinja ili biljka poznata nauci ne repliciraju se na ovaj način“, kaže dr Sem Krigman, vodeći autor nove studije, koji je završio doktorat u Bongardovoj laboratoriji u UVM-u i sada je postdoktorski istraživač u Tuftovom Allen centru i Institutu za biološki inspirisano inženjerstvo Univerziteta Harvard.
Sam po sebi, Ksenobot roditelj, sačinjen od nekih 3.000 ćelija, formira sferu. „Ovo može da stvori decu, ali onda sistem obično odumire nakon toga. U stvari, veoma je teško naterati sistem da nastavi da se reprodukuje“, kaže Kriegman. Ali sa programom veštačke inteligencije koji radi na superkompjuterskom klasteru Deep Green u UVM-ovom naprednom računarskom jezgru u Vermontu, evolutivni algoritam je bio u mogućnosti da testira milijarde oblika tela u simulaciji – trouglove, kvadrate, piramide, morske zvezde – da pronađe one koji omogućavaju ćelijama da budu efikasnije u „kinematičkoj“ replikaciji zasnovanoj na kretanju o kojoj se izveštava u novom istraživanju.
„Zamolili smo superkompjuter u UVM-u da smisli kako da prilagodi oblik početnih roditelja, a AI je smislila neke čudne dizajne nakon meseci tapkanja, uključujući i onaj koji je ličio na Pac-Mana“, kaže Krigman. „Vrlo je neintuitivno. Izgleda veoma jednostavno, ali to nije nešto što bi ljudski inženjer smislio. Zašto jedna mala usta? Zašto ne pet? Poslali smo rezultate Dagu i on je napravio ove roditeljske ksenobote u obliku Pac-Mana. Onda su ti roditelji gradili decu, koji su gradili unuke, koji su gradili praunuke, koji su gradili pra-praunuke.” Drugim rečima, pravi dizajn je u velikoj meri produžio broj generacija.
Kinematska replikacija je dobro poznata na nivou molekula—ali nikada ranije nije primećena na nivou celih ćelija ili organizama.
„Otkrili smo da postoji ovaj ranije nepoznati prostor unutar organizama ili živih sistema, i to je ogroman prostor“, kaže Bongard. „Kako ćemo onda istražiti taj prostor? Našli smo Ksenobote koji hodaju. Našli smo ksenobote koji plivaju. A sada, u ovoj studiji, pronašli smo ksenobote koji se kinematički repliciraju. Šta još ima tamo?“
Ili, kako naučnici pišu u studiji Proceedings of the National Academy of Science: „život krije iznenađujuća ponašanja tik ispod površine, koja čekaju da budu otkrivena“.
Odgovor na rizik
Nekim ljudima ovo može biti uzbudljivo. Drugi mogu reagovati sa zabrinutošću, ili čak sa nasiljem na pojam biotehnologije koja se samoreplicira. Za ovaj tim naučnika, cilj je dublje razumevanje.
„Radimo na razumevanju ove osobine: replikacija. Svet i tehnologije se brzo menjaju. Važno je, za društvo u celini, da proučimo i razumemo kako ovo funkcioniše“, kaže Bongard. Ove žive mašine veličine milimetra, koje se u potpunosti nalaze u laboratoriji, lako se gase i proveravaju od strane federalnih, državnih i institucionalnih stručnjaka za etiku, „nisu ono što me drži budnim noću. Ono što predstavlja rizik je sledeća pandemija; ubrzanje oštećenja ekosistema od zagađenja; intenziviranje pretnji od klimatskih promena“, kaže Bongard iz UVM-a. „Ovo je idealan krug za proučavanje sistema koji se samorepliciraju. Imamo moralni imperativ da razumemo uslove pod kojima to možemo da kontrolišemo, usmeravamo, gasimo, preuveličavamo.”
Bongard ukazuje na epidemiju COVID-a i lov na vakcinu. „Brzina kojom možemo da proizvedemo rešenja je veoma važna. Tim ima za cilj da ubrza koliko brzo ljudi mogu da pređu od identifikovanja problema do generisanja rešenja – „kao što je postavljanje živih mašina za izvlačenje mikroplastike iz vodenih puteva ili pravljenje novih lekova“, kaže Bongard.
„Moramo da stvorimo tehnološka rešenja koja rastu istom brzinom kao i izazovi sa kojima se suočavamo“, kaže Bongard.
A tim vidi obećanje u istraživanju za napredak ka regenerativnoj medicini. „Kada bismo znali kako da kažemo zbirkama ćelija da rade ono što želimo da urade, na kraju krajeva, to je regenerativna medicina – to je rešenje za traumatske povrede, urođene mane, rak i starenje“, kaže Levin. „Svi ovi različiti problemi su ovde jer ne znamo kako da predvidimo i kontrolišemo koje će grupe ćelija izgraditi. Ksenoboti su nova platforma za učenje.“
