Xenobots: ბიოლოგია პლუს ხელოვნური ინტელექტი შეიძლება ნიშნავს ახალი ცხოვრების რეცეპტს

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• აპრილი 25, 2022

Insight რეზიუმე

ქსენობოტები, ბიოლოგიური ქსოვილებისგან შექმნილი სიცოცხლის ხელოვნური ფორმები, მზად არიან გარდაქმნან სხვადასხვა სფეროები, მედიცინიდან გარემოს დასუფთავებამდე. კანისა და გულის კუნთის უჯრედების კომბინაციით შექმნილ ამ პაწაწინა სტრუქტურებს შეუძლიათ შეასრულონ ისეთი ამოცანები, როგორიცაა მოძრაობა, ცურვა და თვითგანკურნება, პოტენციური აპლიკაციებით რეგენერაციულ მედიცინაში და რთული ბიოლოგიური სისტემების გაგებაში. ქსენობოტების გრძელვადიანი შედეგები მოიცავს უფრო ზუსტ სამედიცინო პროცედურებს, დამაბინძურებლების ეფექტურ მოცილებას, ახალ სამუშაო შესაძლებლობებს და კონფიდენციალურობის პრობლემებს.

Xenobot კონტექსტი

აფრიკული კლანჭებიანი ბაყაყის ან Xenopus laevis-ის სახელის მიხედვით, ქსენობოტები არის სიცოცხლის ხელოვნური ფორმები, რომლებიც შექმნილია კომპიუტერების მიერ კონკრეტული როლების შესასრულებლად. ქსენობოტები შედგება და აგებულია ბიოლოგიური ქსოვილების გაერთიანებით. როგორ განვსაზღვროთ ქსენობოტები - როგორც რობოტები, ორგანიზმები ან სხვა რამეები - ხშირად რჩება კამათის საგანი აკადემიკოსებსა და ინდუსტრიის დაინტერესებულ მხარეებს შორის.

ადრეული ექსპერიმენტები მოიცავდა ქსენობოტების შექმნას მილიმეტრზე (0.039 ინჩზე) ნაკლები სიგანით და შედგება ორი ტიპის უჯრედისაგან: კანის უჯრედები და გულის კუნთის უჯრედები. კანისა და გულის კუნთის უჯრედები წარმოიქმნა ადრეული, ბლასტულური სტადიის ბაყაყის ემბრიონებიდან შეგროვებული ღეროვანი უჯრედებიდან. კანის უჯრედები მოქმედებდნენ როგორც დამხმარე სტრუქტურა, ხოლო გულის უჯრედები მოქმედებდნენ პაწაწინა ძრავების მსგავსად, ფართოვდებიან და იკუმშებიან მოცულობით, რათა ქსენობოტი წინ წაიწიონ. ქსენობოტის სხეულის სტრუქტურა და კანისა და გულის უჯრედების განაწილება შეიქმნა ავტონომიურად სიმულაციური ევოლუციური ალგორითმის მეშვეობით. 

გრძელვადიანი ქსენობოტები შექმნილია გადაადგილებისთვის, ცურვისთვის, გრანულების გადასატანად, ტვირთის გადასატანად და ჯგუფურად მუშაობისთვის, რათა შეაგროვონ მასალა, რომელიც გაფანტულია მათი ჭურჭლის ზედაპირზე დალაგებულ გროვებად. მათ შეუძლიათ იცხოვრონ კვირების განმავლობაში კვების გარეშე და თვითგანკურნებადი ჭრილობების შემდეგ. ქსენობოტებს შეუძლიათ გულის კუნთის ადგილას წამწამების ლაქები ამოიღონ და გამოიყენონ ისინი ცურვისთვის მინიატურულ ნიჩბებად. თუმცა, ქსენობოტის მოძრაობა, რომელიც იკვებება წამწამებით, ამჟამად ნაკლებად კონტროლდება, ვიდრე ქსენობოტის მოძრაობა გულის კუნთით. გარდა ამისა, ქსენობოტებში შეიძლება დაემატოს რიბონუკლეინის მჟავის მოლეკულა მოლეკულური მეხსიერების გადასაცემად: კონკრეტული ტიპის სინათლის ზემოქმედებისას, ისინი ანათებენ განსაზღვრულ ფერს ფლუორესცენტული მიკროსკოპის ქვეშ დათვალიერებისას.

დამრღვევი გავლენა

გარკვეული გზებით, ქსენობოტები აგებულია ჩვეულებრივი რობოტების მსგავსად, მაგრამ ქსენობოტებში უჯრედებისა და ქსოვილების გამოყენება მათ მკაფიო ფორმას აძლევს და ქმნის პროგნოზირებად ქცევას, ვიდრე ხელოვნურ კომპონენტებზე დაყრდნობით. მიუხედავად იმისა, რომ წინა ქსენობოტები წინ მიიწევდნენ გულის კუნთის უჯრედების შეკუმშვით, ქსენობოტების ახალი თაობები უფრო სწრაფად ბანაობენ და მათ ზედაპირზე თმის მსგავსი თვისებებით მოძრაობენ. გარდა ამისა, ისინი ცხოვრობენ სამიდან შვიდ დღეს მეტხანს, ვიდრე მათი წინამორბედები, რომლებიც ცხოვრობდნენ დაახლოებით შვიდი დღის განმავლობაში. შემდეგი თაობის ქსენობოტებს ასევე აქვთ გარკვეული უნარი აღმოაჩინონ და ურთიერთქმედონ თავიანთ გარემოსთან.

ქსენობოტებმა და მათმა მემკვიდრეებმა შეიძლება წარმოადგინონ მრავალუჯრედიანი არსებების ევოლუცია პრიმიტიული ერთუჯრედიანი ორგანიზმებიდან და ინფორმაციის დამუშავების, გადაწყვეტილების მიღებისა და შემეცნების საწყისები ბიოლოგიურ სახეობებში. ქსენობოტების მომავალი გამეორებები შეიძლება მთლიანად იყოს აგებული პაციენტის უჯრედებიდან დაზიანებული ქსოვილის აღსადგენად ან კონკრეტულად კიბოს სამიზნეზე. ბიოდეგრადირებულობის გამო, ქსენობოტის იმპლანტანტებს ექნებოდათ უპირატესობა პლასტმასის ან მეტალზე დაფუძნებული სამედიცინო ტექნოლოგიების ვარიანტებთან შედარებით, რაც შეიძლება მნიშვნელოვანი გავლენა იქონიოს რეგენერაციულ მედიცინაზე. 

ბიოლოგიური „რობოტების“ შემდგომმა განვითარებამ შეიძლება ადამიანებს საშუალება მისცეს უკეთ გაიგონ როგორც ცოცხალი, ისე რობოტული სისტემები. ვინაიდან ცხოვრება რთულია, ცხოვრების ფორმებით მანიპულირება დაგვეხმარება ცხოვრების ზოგიერთი საიდუმლოების ამოხსნაში, ასევე გავაუმჯობესოთ ხელოვნური ინტელექტის სისტემების გამოყენება. გარდა უშუალო პრაქტიკული აპლიკაციებისა, ქსენობოტებს შეუძლიათ დაეხმარონ მკვლევარებს უჯრედული ბიოლოგიის გაგებაში, რაც გზას გაუხსნის ადამიანის ჯანმრთელობისა და სიცოცხლის ხანგრძლივობის შემდგომ განვითარებას.

ქსენობოტების გავლენა

ქსენობოტების უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს:

• ქსენობოტების ინტეგრაცია სამედიცინო პროცედურებში, რაც იწვევს უფრო ზუსტ და ნაკლებად ინვაზიურ ოპერაციებს, აუმჯობესებს პაციენტის გამოჯანმრთელების პერიოდს.
• ქსენობოტების გამოყენება გარემოს დასუფთავებისთვის, რაც იწვევს დამაბინძურებლებისა და ტოქსინების უფრო ეფექტურ მოცილებას, აძლიერებს ეკოსისტემების მთლიან ჯანმრთელობას.
• ქსენობოტებზე დაფუძნებული საგანმანათლებლო ხელსაწყოების შემუშავება, რაც იწვევს ბიოლოგიასა და რობოტიკაში სწავლის გაძლიერებულ გამოცდილებას, რაც ხელს უწყობს სტუდენტების ინტერესს STEM სფეროების მიმართ.
• ახალი სამუშაო ადგილების შექმნა ქსენობოტების კვლევასა და განვითარებაში.
• ქსენობოტების პოტენციური ბოროტად გამოყენება მეთვალყურეობისას, რაც იწვევს კონფიდენციალურობის შეშფოთებას და საჭიროებს ახალ რეგულაციას ინდივიდუალური უფლებების დასაცავად.
• ქსენობოტების ბუნებრივ ორგანიზმებთან არაპროგნოზირებადი ურთიერთქმედების რისკი, რაც იწვევს გაუთვალისწინებელ ეკოლოგიურ შედეგებს და საჭიროებს ფრთხილად მონიტორინგს და კონტროლს.
• ქსენობოტის განვითარებისა და განხორციელების მაღალი ღირებულება, რაც იწვევს ეკონომიკურ გამოწვევებს მცირე ბიზნესისთვის და პოტენციურ უთანასწორობას ამ ტექნოლოგიაზე ხელმისაწვდომობისას.
• ქსენობოტების შექმნასა და გამოყენებასთან დაკავშირებული ეთიკური მოსაზრებები, რაც იწვევს ინტენსიურ დებატებს და პოტენციურ სამართლებრივ გამოწვევებს, რამაც შეიძლება შექმნას მომავალი პოლიტიკა.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• როგორ ფიქრობთ, ქსენობოტებმა შეიძლება გამოიწვიოს მანამდე განუკურნებელი დაავადებების განკურნება, თუ მათგან დაავადებულებს შეუძლიათ იცხოვრონ უფრო დიდხანს და ნაყოფიერად?
• რა სხვა პოტენციურ აპლიკაციებზე შეიძლება იქნას გამოყენებული ქსენობოტების კვლევა?