Xenobots: Η βιολογία και η τεχνητή νοημοσύνη θα μπορούσαν να σημαίνουν μια συνταγή για νέα ζωή

• Συγγραφέας:
• όνομα συγγραφέα

  Quantumrun Foresight
• Απρίλιος 25, 2022

Περίληψη Insight

Τα ξενομπότ, τεχνητές μορφές ζωής που έχουν σχεδιαστεί από βιολογικούς ιστούς, είναι έτοιμες να μεταμορφώσουν διάφορους τομείς, από την ιατρική μέχρι τον καθαρισμό του περιβάλλοντος. Αυτές οι μικροσκοπικές δομές, που δημιουργούνται μέσω ενός συνδυασμού κυττάρων του δέρματος και των καρδιακών μυών, μπορούν να εκτελέσουν εργασίες όπως κίνηση, κολύμπι και αυτοίαση, με πιθανές εφαρμογές στην αναγεννητική ιατρική και την κατανόηση πολύπλοκων βιολογικών συστημάτων. Οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις των xenobots περιλαμβάνουν πιο ακριβείς ιατρικές διαδικασίες, αποτελεσματική απομάκρυνση ρύπων, νέες ευκαιρίες εργασίας και ανησυχίες για την προστασία της ιδιωτικής ζωής.

Xenobot πλαίσιο

Τα xenobots που πήραν το όνομά τους από τον αφρικανικό βάτραχο με νύχια ή το Xenopus laevis, είναι τεχνητές μορφές ζωής που έχουν σχεδιαστεί από υπολογιστές για να εκτελούν συγκεκριμένους ρόλους. Τα Xenobots αποτελούνται από και κατασκευάζονται με συνδυασμό βιολογικών ιστών. Ο τρόπος με τον οποίο ορίζονται τα xenobots —ως ρομπότ, οργανισμοί ή κάτι εντελώς άλλο— παραμένει συχνά σημείο διαμάχης μεταξύ των ακαδημαϊκών και των ενδιαφερόμενων μερών της βιομηχανίας.

Τα πρώτα πειράματα περιελάμβαναν τη δημιουργία ξενομπότ με πλάτος μικρότερο από ένα χιλιοστό (0.039 ίντσες) και αποτελούνται από δύο τύπους κυττάρων: κύτταρα δέρματος και κύτταρα καρδιακού μυός. Τα κύτταρα του δέρματος και των καρδιακών μυών παρήχθησαν από βλαστοκύτταρα που συλλέχθηκαν από έμβρυα βατράχου πρώιμου σταδίου βλαστών. Τα κύτταρα του δέρματος λειτουργούσαν ως δομή στήριξης, ενώ τα καρδιακά κύτταρα δρούσαν παρόμοια με μικροσκοπικούς κινητήρες, διαστέλλοντας και συστέλλοντας τον όγκο για να οδηγήσουν το xenobot προς τα εμπρός. Η δομή του σώματος ενός xenobot και η κατανομή των κυττάρων του δέρματος και της καρδιάς δημιουργήθηκαν αυτόνομα σε μια προσομοίωση μέσω ενός εξελικτικού αλγόριθμου. 

Μακροπρόθεσμα, τα xenobots σχεδιάζονται για να κινούνται, να κολυμπούν, να σπρώχνουν πέλλετ, να μεταφέρουν ωφέλιμα φορτία και να λειτουργούν σε σμήνη για να συλλέγουν υλικό διασκορπισμένο γύρω από την επιφάνεια του πιάτου τους σε τακτοποιημένους σωρούς. Μπορούν να επιβιώσουν για εβδομάδες χωρίς τροφή και να αυτοθεραπεύονται μετά από ρήξεις. Τα ξενομπότ μπορούν να φυτρώσουν κομμάτια βλεφαρίδων στη θέση του καρδιακού μυός και να τα χρησιμοποιήσουν ως μικροσκοπικά κουπιά για κολύμπι. Ωστόσο, η κίνηση xenobot που τροφοδοτείται από βλεφαρίδες είναι επί του παρόντος λιγότερο ελεγχόμενη από την κίνηση xenobot από τον καρδιακό μυ. Επιπλέον, ένα μόριο ριβονουκλεϊκού οξέος μπορεί να προστεθεί σε xenobots για να προσδώσει μοριακή μνήμη: όταν εκτεθούν σε συγκεκριμένο τύπο φωτός, θα λάμπουν ένα συγκεκριμένο χρώμα όταν τα δει κανείς κάτω από ένα μικροσκόπιο φθορισμού.

Αποδιοργανωτικός αντίκτυπος

Με συγκεκριμένους τρόπους, τα xenobots κατασκευάζονται όπως τα κανονικά ρομπότ, αλλά η χρήση κυττάρων και ιστών στα xenobots τους παρέχει ένα ξεχωριστό σχήμα και δημιουργεί προβλέψιμες συμπεριφορές αντί να βασίζεται σε τεχνητά στοιχεία. Ενώ τα προηγούμενα ξενομπότ προωθούνταν προς τα εμπρός από τη συστολή των καρδιακών μυϊκών κυττάρων, οι νεότερες γενιές ξενομπότ κολυμπούν πιο γρήγορα και προωθούνται από χαρακτηριστικά που μοιάζουν με τρίχες στην επιφάνειά τους. Επιπλέον, ζουν μεταξύ τριών και επτά ημερών περισσότερο από τους προκατόχους τους, οι οποίοι έζησαν περίπου επτά ημέρες. Τα xenobots επόμενης γενιάς έχουν επίσης κάποια ικανότητα να ανιχνεύουν και να αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους.

Τα Xenobots και οι διάδοχοί τους μπορεί να παρέχουν πληροφορίες για την εξέλιξη πολυκύτταρων πλασμάτων από πρωτόγονους μονοκύτταρους οργανισμούς και τις απαρχές της επεξεργασίας πληροφοριών, της λήψης αποφάσεων και της γνώσης σε βιολογικά είδη. Οι μελλοντικές επαναλήψεις των xenobots μπορούν να κατασκευαστούν εξ ολοκλήρου από κύτταρα ασθενών για να επιδιορθώσουν τον κατεστραμμένο ιστό ή να στοχεύσουν συγκεκριμένα καρκίνους. Λόγω της βιοδιασπασιμότητάς τους, τα εμφυτεύματα xenobot θα έχουν πλεονέκτημα έναντι των επιλογών ιατρικής τεχνολογίας με πλαστικό ή μέταλλο, κάτι που θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αναγεννητική ιατρική. 

Η περαιτέρω ανάπτυξη βιολογικών «ρομπότ» μπορεί να επιτρέψει στους ανθρώπους να κατανοήσουν καλύτερα τόσο τα ζωντανά όσο και τα ρομποτικά συστήματα. Δεδομένου ότι η ζωή είναι πολύπλοκη, η χειραγώγηση των μορφών ζωής μπορεί να μας βοηθήσει να ξετυλίξουμε μερικά από τα μυστήρια της ζωής, καθώς και να βελτιώσουμε τη χρήση συστημάτων AI. Εκτός από τις άμεσες πρακτικές εφαρμογές, τα xenobots μπορούν να βοηθήσουν τους ερευνητές στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν την κυτταρική βιολογία, ανοίγοντας το δρόμο για μελλοντικές εξελίξεις στην ανθρώπινη υγεία και στη διάρκεια ζωής.

Συνέπειες των xenobots

Οι ευρύτερες επιπτώσεις των xenobots μπορεί να περιλαμβάνουν:

• Η ενσωμάτωση των xenobots σε ιατρικές διαδικασίες, που οδηγεί σε πιο ακριβείς και λιγότερο επεμβατικές επεμβάσεις, βελτιώνοντας τους χρόνους ανάρρωσης των ασθενών.
• Η χρήση των xenobots για τον καθαρισμό του περιβάλλοντος, που οδηγεί σε αποτελεσματικότερη απομάκρυνση των ρύπων και των τοξινών, ενισχύοντας τη συνολική υγεία των οικοσυστημάτων.
• Η ανάπτυξη εκπαιδευτικών εργαλείων που βασίζονται σε xenobot, που οδηγούν σε βελτιωμένες μαθησιακές εμπειρίες στη βιολογία και τη ρομποτική, ενισχύοντας το ενδιαφέρον των μαθητών για τα πεδία STEM.
• Η δημιουργία νέων ευκαιριών εργασίας στην έρευνα και ανάπτυξη xenobot.
• Η πιθανή κατάχρηση των xenobots στην επιτήρηση, που οδηγεί σε ανησυχίες για το απόρρητο και απαιτεί νέους κανονισμούς για την προστασία των ατομικών δικαιωμάτων.
• Ο κίνδυνος να αλληλεπιδρούν απρόβλεπτα τα ξενομπότ με φυσικούς οργανισμούς, οδηγώντας σε απρόβλεπτες οικολογικές συνέπειες και απαιτώντας προσεκτική παρακολούθηση και έλεγχο.
• Το υψηλό κόστος ανάπτυξης και εφαρμογής xenobot, που οδηγεί σε οικονομικές προκλήσεις για τις μικρότερες επιχειρήσεις και πιθανή ανισότητα στην πρόσβαση σε αυτήν την τεχνολογία.
• Οι ηθικοί προβληματισμοί γύρω από τη δημιουργία και τη χρήση των xenobots, οδηγούν σε έντονες συζητήσεις και πιθανές νομικές προκλήσεις που μπορεί να διαμορφώσουν τη μελλοντική πολιτική.

Ερωτήσεις προς εξέταση

• Πιστεύετε ότι τα xenobots μπορούν να οδηγήσουν σε ίαση ασθενειών που δεν θεραπεύονταν προηγουμένως ή να επιτρέψουν σε όσους υποφέρουν από αυτά να ζήσουν μεγαλύτερη και πιο γόνιμη ζωή;
• Σε ποιες άλλες πιθανές εφαρμογές μπορεί να εφαρμοστεί η έρευνα xenobot;