Verdens første 'levende maskine' oprettet ved hjælp af Frøceller og kunstig intelligens

Hvad sker der, når du tager celler fra frøembryoner og dyrker dem til nye organismer, der blev “udviklet” af algoritmer? Du får noget, som forskere kalder verdens første ” levende maskine.”

selvom de oprindelige stamceller kom fra frøer — Den Afrikanske kløede frø, Ksenopus laevis — ligner disse såkaldte fremmedhad ikke nogen kendte padder. De små klatter måler kun 0.04 tommer (1 millimeter) bred og er lavet af levende væv, som biologer samles i kroppe designet af computermodeller, ifølge en ny undersøgelse.

disse mobile organismer kan bevæge sig uafhængigt og kollektivt, kan helbrede sår og overleve i uger ad gangen og kan potentielt bruges til at transportere medicin inde i en patients krop, rapporterede forskere for nylig.

relateret: De 6 mærkeligste robotter, der nogensinde er oprettet

“de er hverken en traditionel robot eller en kendt dyreart,” sagde studieforfatter Joshua Bongard, en computerforsker og robotikekspert ved University of Vermont, i en erklæring. “Det er en ny klasse af artefakt: en levende, programmerbar organisme.”

algoritmer formede udviklingen af fremmedhadene. De voksede fra hud-og hjertestamceller til vævsklumper af flere hundrede celler, der bevægede sig i pulser genereret af hjertemuskelvæv, sagde hovedforfatter Sam Kriegman, en ph.d. – kandidat, der studerer evolutionær robotik ved University of Vermont ‘ s Department of Computer Science, i Burlington.

“der er ingen ekstern kontrol fra en fjernbetjening eller bioelektricitet. Dette er en autonom agent — det er næsten som et vind-up legetøj,” fortalte Kriegman .

biologer fodrede computerbegrænsninger for de autonome fremmedhad, såsom den maksimale muskelkraft i deres væv, og hvordan de kan bevæge sig gennem et vandigt miljø. Derefter producerede algoritmen generationer af de små organismer. De bedst præsterende bots ville “reproducere” inde i algoritmen. Og ligesom evolution fungerer i den naturlige verden, vil de mindst succesrige former blive slettet af computerprogrammet.

“til sidst var det i stand til at give os design, der faktisk kunne overføres til rigtige celler. Det var et gennembrud, ” sagde Kriegman.

undersøgelsesforfatterne bragte derefter disse designs til live og delte stamceller sammen for at danne selvdrevne 3D-former designet af evolution-algoritmen. Hudceller holdt fremmedhadene sammen, og slagningen af hjertevæv i bestemte dele af deres “kroppe” drev ‘bots gennem vand i en petriskål i dage og endda uger i træk uden at have brug for yderligere næringsstoffer, ifølge undersøgelsen. De ‘ bots var endda i stand til at reparere betydelige skader, sagde Kriegman.

“vi skar den levende robot næsten i halvdelen, og dens celler lynede automatisk sin krop op igen,” sagde han.

“vi kan forestille os mange nyttige anvendelser af disse levende robotter, som andre maskiner ikke kan gøre,” sagde studieforfatter Michael Levin, direktør for Center for regenerativ og udviklingsbiologi ved Tufts University i Massachusetts. Disse kan omfatte målretning mod giftige spild eller radioaktiv forurening, indsamling af marine mikroplast eller endda udgravning af plak fra menneskelige arterier, sagde Levin i en erklæring.

kreationer, der slører linjen mellem robotter og levende organismer, er populære emner inden for science fiction; tænk på mordermaskinerne i “Terminator” – filmene eller replikanterne fra verden af “Blade Runner.”Udsigten til såkaldte levende robotter — og brug af teknologi til at skabe levende organismer — skaber forståeligt nok bekymringer for nogle, sagde Levin.

“den frygt er ikke urimelig,” sagde Levin. “Når vi begynder at rode rundt med komplekse systemer, som vi ikke forstår, får vi utilsigtede konsekvenser.”

ikke desto mindre kan bygning på enkle organiske former som fremmedhadene også føre til gavnlige opdagelser, tilføjede han.

“hvis menneskeheden skal overleve i fremtiden, er vi nødt til bedre at forstå, hvordan komplekse egenskaber på en eller anden måde kommer ud af enkle regler,” sagde Levin.

resultaterne blev offentliggjort online Jan. 13 i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.