Xenobot

A Tufts Egyetem és a Vermont Egyetem kutatói a tavalyi év elején megalkották azoknak az organizmusoknak az első prototípusait, amelyet nehéz lenne bármilyen kategóriába besorolni, de leginkább az élő robot kifejezés illik rájuk. A Xenobotra keresztelt alkotmányok az afrikai Xenopus laevis béka szöveteiből épültek fel: az egyik oldalon elhelyezett szívsejtek pulzáló mozgásukkal biztosították a meghajtást, magát a testet pedig bőrsejtekből hozták létre.

A robotok nem csak önálló mozgásra voltak képesek, hanem az öngyógyításra is.

Miután a tudósok eltávolítottak belőlük bizonyos részeket, a maradék sejtek újra növesztették eredeti formájukat. A kísérlet után a kutatók tovább fejlesztették a koncepciót és elkezdték vizsgálni annak a lehetőségét, hogy hogyan lehetne a robotokat rávenni a csoportos munkára. A Xenobotok megalkotásának célja ugyanis nem csak a tudományos érdeklődés és információgyűjtés, hanem a mindennapi alkalmazás sokféle területen, például a gyógyszerészetben. Az elképzelés szerint a biorobotok a jövőben a rajtuk kialakított zsebekben célzottan szállíthatnak majd gyógyszereket a testünkben, megtisztíthatják az ereinket, de az orvostudományon kívül is hasznos feladatokat végezhetnének, összegyűjthetnék a radioaktív vagy plasztik szennyeződéseket, tisztíthatják a vizeket.

A kooperatív viselkedés még hasznosabbá tehetné őket, de ehhez le kell egyszerűsíteni a gyártásuk folyamatát. Az első Xenobotok még egyenként, kézműves munkával készültek, vagyis a kutatók minden egyes robotot manuálisan raktak össze pontosan a megfelelő mennyiségű sejtből, az előzetesen létrehozott számítógépes modell sémáját követve. Ez a módszer a nagyobb méretekben megvalósuló gyártást nem teszi lehetővé, ezért a következő generációs egyedek alkotásánál már a sejtek önszervező képességére hagyatkoztak.

Xenobot 2.0

A kiinduló alapanyag most is a Xenopus laevis béka embriója volt, ebből távolították el az őssejtek egy részét, melyeket áthelyeztek egy petricsészébe, ahol maguktól nőttek tovább, míg kialakult a szferoid, többsejtű, gömb alakú forma. Ezek a gömböcskék később csillókat növesztettek, melyek eredeti funkciójuk szerint a béka bőrének külsejét borítják és segítenek, hogy a testet védő nyálka egyenletesen legyen elterítve a felszínen. Ilyen csillók vannak az emberi tüdő belsejében is, hogy kisöpörjék a betolakodó kórokozókat.

A csillók a Xenobot esetében azonban úgy tűnik, hogy adaptálódtak a megváltozott körülményekhez és máshogy kezdtek viselkedni, mint ahogy az alapvető evolúciós céljuk megkövetelte volna. A szőröcskék elkezdték hajtani a sejtcsoportosulást, úgy, mintha miniatűr lábak vagy evezők lennének, a robot így haladt előre a nedves közegben, amelybe a kutatók helyezték. Bár azt nem lehet tudni, hogy valóban új funkcióról van-e szó, mivel a csillók egyébként is mozognak, de az biztos, hogy ebben az esetben nem a szokásos módon tették ezt.

"A békaembrióban a sejtek együttműködnek, hogy létrehozzák az ebihalat. Itt, kiemelve ebből a kontextusból, azt látjuk, hogy a sejtek újratervezik a genetikailag kódolt hardverüket, a csillókat, hogy megfeleljenek az új funkcióiknak, például a helyváltoztatás képességének."

- mondta Michael Levin, a Tufts professzora az egyetem közleményében. A maguktól mozgó robotokat többféle próbának vetették alá: egyfelől azt tesztelték, hogy mennyire képesek bizonyos meghatározott irányokat követni, ehhez egy szűk csőbe, illetve labirintusba tették őket. Az organizmusok gond nélkül végighaladtak a pályán. Egy másik tesztben a szállítóképességüket vizsgáztatták: ehhez vas-oxid részecskéket kellett mozgatniuk és eltávolítaniuk az útból, ezt is sikeresen 'megoldották' a robotok.

Az új generációs Xenobotok, elődeikhez hasonlóan szintén képesek az öngyógyításra, mikor a kutatók mély bemetszést ejtettek rajtuk, öt perc alatt újranövesztették a sejteket és kijavították a sérült részt, majd folytatták a mozgást. Ahhoz, hogy valódi feladatokat tudjanak ellátni a jövőben a robotok, nem csak az együttműködésre van szükségük, hanem egyéb hasznos tulajdonságokra is, például memóriára. Ezért a Tufts tudósai hírvivő RNS-t adtak a sejtekhez, mely egyfajta fehérjét kódol, amely normál esetben zölden fluoreszkál, a 390nm-es hullámhossznak kitéve viszont pirosan kezd világítani. Ezután tíz botot körbeúsztattak egy olyan petricsészében, melynek egyik része 390nm-es fénnyel volt megvilágítva. Nem sokkal később a tízből három Xenobot pirosan kezdett világítani, ami a kutatók meglátása szerint a molekuláris memória működésének jele.

A sikeres kísérletek után, melyekről a tudósok a Science Roboticsban megjelent tanulmányukban számoltak be, a Tufts Egyetem és a Vermont Egyetem közösen létrehozta a Számítógépes Tervezésű Organizmusok Intézetét, melynek célja, hogy tovább tanulmányozza a mesterséges organizmusok fejlesztésében rejlő lehetőségeket és elmossa a határokat a gépek és élőlények között.

"A számítógéptudomány már tovább lépett az olyan elavult dualizmuson, mint például az 'élet vs gépek'.

Életbevágóan fontos, hogy a biotudományok is megtegyék ugyanezt és behelyettesítsék azokat a kifejezéseket és metaforákat, amelyek határokat szabnak a felfedezésnek, rugalmas, élő szókinccsel." - írják az intézet honlapján.

(Fotó: GettyImages/Olemedia, a nyitókép csak illusztráció)

Ez is érdekelhet:

Az emberi testben portyázó, ultramini robotokat fejlesztettek Egy nemzetközi kutatócsoport találmánya lézerrel képes áthaladni a szervezetünkben, az előzetes értékelések alapján pedig alighanem ez lehet orvostudomány jövője.
Fehérvérsejtnek álcázott nanorobotokkal pusztítanák el a rákot Hogy megtalálják, majd megsemmisítsék a rákos sejteket, egy kutatócsoport nemrégiben kísérletezni kezdett egy durva, ám remélhetőleg hatásos eszközzel: apró, fehérvérsejtnek álcázott, rákpusztító nanorobotokkal.
Dr. Moreau szigete: az állati kimérák menthetik meg az emberiséget a transzplant-donor hiánytól a jövőben Az orvosok a gén-szerkesztés korában már úgy játszhatnak az embriók strukturálásával, mint a kirakósjátékkal, de vajon milyen formát fognak ölteni a bárány-ember vagy sertés-ember keverékek? És létezik e valamilyen jogi-etikai szabályozás az ügyben?