Ксенаботы: біялогія плюс штучны інтэлект могуць азначаць рэцэпт новага жыцця

• аўтар:
• імя аўтара

  Quantumrun Foresight
• Красавік 25, 2022

Кароткі агляд

Ксенаботы, штучныя формы жыцця, створаныя з біялагічных тканак, гатовыя трансфармаваць розныя сферы, ад медыцыны да ачысткі навакольнага асяроддзя. Гэтыя малюсенькія структуры, створаныя з дапамогай спалучэння клетак скуры і сардэчнай мышцы, могуць выконваць такія задачы, як перамяшчэнне, плаванне і самааднаўленне, з магчымым прымяненнем у рэгенератыўнай медыцыне і разуменні складаных біялагічных сістэм. Доўгатэрміновыя наступствы ксенаботаў ўключаюць больш дакладныя медыцынскія працэдуры, эфектыўнае выдаленне забруджвальных рэчываў, новыя магчымасці працаўладкавання і праблемы прыватнасці.

Кантэкст Xenobot

Ксенаботы, названыя ў гонар афрыканскай кіпцюрыстай жабы або Xenopus laevis, з'яўляюцца штучнымі формамі жыцця, распрацаванымі камп'ютарамі для выканання пэўных роляў. Ксенаботы складаюцца з біялагічных тканак і ствараюцца з іх. Як вызначыць ксенаботаў — як робатаў, арганізмы ці нешта зусім іншае — часта застаецца прадметам спрэчак сярод навукоўцаў і зацікаўленых бакоў галіны.

Раннія эксперыменты ўключалі стварэнне ксенаботаў шырынёй менш за міліметр (0.039 цалі), якія складаюцца з двух тыпаў клетак: клетак скуры і клетак сардэчнай мышцы. Клеткі скуры і сардэчнай мышцы былі атрыманы са ствалавых клетак, сабраных з ранніх жабіных эмбрыёнаў на стадыі бластулы. Клеткі скуры дзейнічалі як апорная структура, у той час як клеткі сэрца дзейнічалі як малюсенькія рухавікі, пашыраючыся і скарачаючыся ў аб'ёме, рухаючы ксенаробата наперад. Структура цела ксенабота і размеркаванне клетак скуры і сэрца былі створаны аўтаномна ў сімуляцыі з дапамогай эвалюцыйнага алгарытму. 

У доўгатэрміновай перспектыве ксенаробаты прызначаны для перамяшчэння, плавання, штурхання гранул, транспарціроўкі карысных грузаў і працы зграямі для збору матэрыялу, рассеянага па паверхні іх талеркі, у акуратныя кучы. Яны могуць жыць тыднямі без харчавання і аднаўляцца пасля рваных ран. Ксенаботы могуць вырошчваць вейчыкі замест сардэчнай мышцы і выкарыстоўваць іх у якасці мініяцюрных вёслаў для плавання. Аднак рух ксенаробата, які забяспечваецца вейчыкамі, у цяперашні час менш кантралюецца, чым рух ксенаробата сардэчнай цягліцай. Акрамя таго, малекула рыбануклеінавай кіслаты можа быць дададзеная ў ксенаботы для надання малекулярнай памяці: пры ўздзеянні пэўнага тыпу святла яны будуць свяціцца вызначаным колерам пры праглядзе пад флуарэсцэнтным мікраскопам.

Разбуральнае ўздзеянне

У пэўным сэнсе ксенаботы пабудаваны як звычайныя робаты, але выкарыстанне клетак і тканак у ксенаботах надае ім выразную форму і стварае прадказальныя паводзіны, а не абапіраючыся на штучныя кампаненты. У той час як папярэднія ксенаботы рухаліся наперад дзякуючы скарачэнню клетак сардэчнай мышцы, новыя пакаленні ксенаботаў плаваюць хутчэй і рухаюцца дзякуючы рысам, падобным на валасы, на сваёй паверхні. Акрамя таго, яны жывуць ад трох да сямі дзён даўжэй, чым іх папярэднікі, якія жылі прыкладна сем дзён. Ксенаботы наступнага пакалення таксама маюць пэўную здольнасць выяўляць наваколле і ўзаемадзейнічаць з ім.

Ксенаботы і іх пераемнікі могуць даць зразумець эвалюцыю мнагаклетачных істот ад прымітыўных аднаклетачных арганізмаў і пачаткі апрацоўкі інфармацыі, прыняцця рашэнняў і пазнання ў біялагічных відах. Будучыя ітэрацыі ксенаботаў могуць быць цалкам створаны з клетак пацыентаў, каб аднаўляць пашкоджаныя тканіны або спецыяльна нацэльвацца на рак. З-за іх біяраскладальнасці імплантаты ксенаботаў будуць мець перавагу перад варыянтамі медыцынскіх тэхналогій на аснове пластыка або металу, што можа аказаць істотны ўплыў на рэгенератыўную медыцыну. 

Далейшае развіццё біялагічных "робатаў" можа дазволіць людзям лепш зразумець як жывыя, так і рабатызаваныя сістэмы. Паколькі жыццё складанае, маніпуляванне формамі жыцця можа дапамагчы нам разгадаць некаторыя таямніцы жыцця, а таксама палепшыць наша выкарыстанне сістэм штучнага інтэлекту. Акрамя непасрэднага практычнага прымянення, ксенаботы могуць дапамагчы даследчыкам у іх пошуках разумення клетачнай біялогіі, адкрываючы шлях для будучага паляпшэння здароўя і працягласці жыцця чалавека.

Наступствы ксенаботаў

Больш шырокія наступствы ксенаботаў могуць уключаць:

• Інтэграцыя ксенаботаў у медыцынскія працэдуры, што прыводзіць да больш дакладных і менш інвазіўных аперацый, паляпшае час аднаўлення пацыентаў.
• Выкарыстанне ксенаботаў для ачысткі навакольнага асяроддзя, што прыводзіць да больш эфектыўнага выдалення забруджвальных рэчываў і таксінаў, паляпшэння агульнага здароўя экасістэм.
• Распрацоўка адукацыйных інструментаў на аснове ксенаботаў, што вядзе да пашырэння вопыту навучання ў галіне біялогіі і робататэхнікі, спрыяе павышэнню цікавасці студэнтаў да галін STEM.
• Стварэнне новых працоўных месцаў у галіне даследаванняў і распрацовак ксенаробатаў.
• Патэнцыйнае злоўжыванне ксенаробатамі ў назіранні, што вядзе да праблем прыватнасці і патрабуе новых правілаў для абароны правоў асобы.
• Рызыка непрадказальнага ўзаемадзеяння ксенаботаў з прыроднымі арганізмамі, што прывядзе да непрадбачаных экалагічных наступстваў і патрабуе ўважлівага назірання і кантролю.
• Высокі кошт распрацоўкі і ўкаранення ксенаробатаў, што прыводзіць да эканамічных праблем для малога бізнесу і патэнцыйнай няроўнасці ў доступе да гэтай тэхналогіі.
• Этычныя меркаванні, звязаныя са стварэннем і выкарыстаннем ксенаботаў, што прыводзіць да інтэнсіўных дэбатаў і патэнцыйных прававых праблем, якія могуць сфармаваць будучую палітыку.

Пытанні для разгляду

• Як вы лічыце, ці могуць ксенаботы вылечыць хваробы, якія раней не паддаваліся лячэнню, ці дазволіць тым, хто пакутуе ад іх, жыць даўжэй і плённей?
• Для якіх іншых патэнцыйных прыкладанняў можна прымяніць даследаванне ксенаробатаў?