Ксеноботы: биология плюс искусственный интеллект могут стать рецептом новой жизни

• Автор:
• Имя автора

  Квантумран Форсайт
• 25 апреля 2022

Сводка статистики

Ксеноботы, искусственные формы жизни, созданные из биологических тканей, способны изменить различные области, от медицины до очистки окружающей среды. Эти крошечные структуры, созданные за счет сочетания клеток кожи и сердечной мышцы, могут выполнять такие задачи, как движение, плавание и самоисцеление, что потенциально может найти применение в регенеративной медицине и понимании сложных биологических систем. Долгосрочные последствия использования ксеноботов включают более точные медицинские процедуры, эффективное удаление загрязняющих веществ, новые возможности трудоустройства и проблемы конфиденциальности.

Ксенобот контекст

Названные в честь африканской когтистой лягушки или Xenopus laevis, ксеноботы представляют собой искусственные формы жизни, созданные компьютерами для выполнения определенных ролей. Ксеноботы состоят и сконструированы путем объединения биологических тканей. Как определить ксеноботов — как роботов, организмов или что-то еще — часто остается предметом разногласий между учеными и заинтересованными сторонами в отрасли.

Ранние эксперименты включали создание ксеноботов шириной менее миллиметра (0.039 дюйма) и состоящих из двух типов клеток: клеток кожи и клеток сердечной мышцы. Клетки кожи и сердечной мышцы были получены из стволовых клеток, собранных у ранних эмбрионов лягушки на стадии бластулы. Клетки кожи действовали как опорная структура, в то время как клетки сердца действовали подобно крошечным моторам, расширяясь и сжимаясь в объеме, чтобы продвигать ксенобота. Структура тела ксенобота и распределение клеток кожи и сердца были созданы автономно в ходе моделирования с помощью эволюционного алгоритма. 

В долгосрочной перспективе ксеноботы разрабатываются для перемещения, плавания, толкания гранул, транспортировки полезной нагрузки и работы в стаях для сбора материала, рассеянного по поверхности их тарелки, в аккуратные кучки. Они могут выжить в течение нескольких недель без питания и самостоятельно залечивать раны. Ксеноботы могут отращивать участки ресничек вместо сердечной мышцы и использовать их как миниатюрные весла для плавания. Однако движение ксеноботов с помощью ресничек в настоящее время менее контролируется, чем движение ксеноботов с помощью сердечной мышцы. Кроме того, в ксеноботов можно добавить молекулу рибонуклеиновой кислоты для придания им молекулярной памяти: при воздействии определенного типа света они будут светиться определенным цветом при просмотре под флуоресцентным микроскопом.

Разрушительное воздействие

В некотором смысле ксеноботы устроены как обычные роботы, но использование клеток и тканей в ксеноботах придает им особую форму и обеспечивает предсказуемое поведение, а не полагается на искусственные компоненты. В то время как предыдущие ксеноботы двигались вперед за счет сокращения клеток сердечной мышцы, новые поколения ксеноботов плавают быстрее и передвигаются за счет волосоподобных элементов на своей поверхности. Кроме того, они живут на три-семь дней дольше, чем их предшественники, которые жили примерно семь дней. Ксеноботы следующего поколения также обладают некоторой способностью обнаруживать свое окружение и взаимодействовать с ним.

Ксеноботы и их преемники могут дать представление об эволюции многоклеточных существ от примитивных одноклеточных организмов и о начале обработки информации, принятия решений и познания у биологических видов. Будущие итерации ксеноботов могут быть созданы полностью из клеток пациентов для восстановления поврежденных тканей или целенаправленного воздействия на рак. Благодаря своей способности к биологическому разложению имплантаты ксеноботов будут иметь преимущество перед медицинскими технологиями на основе пластика или металла, что может оказать значительное влияние на регенеративную медицину. 

Дальнейшее развитие биологических «роботов» может позволить людям лучше понять как живые, так и роботизированные системы. Поскольку жизнь сложна, манипулирование формами жизни может помочь нам разгадать некоторые тайны жизни, а также улучшить использование нами систем искусственного интеллекта. Помимо непосредственного практического применения, ксеноботы могут помочь исследователям в их стремлении понять клеточную биологию, прокладывая путь к будущим достижениям в области здоровья и продолжительности жизни человека.

Последствия использования ксеноботов

Более широкие последствия использования ксеноботов могут включать:

• Интеграция ксеноботов в медицинские процедуры приводит к более точным и менее инвазивным операциям, сокращая время восстановления пациентов.
• Использование ксеноботов для очистки окружающей среды, что приводит к более эффективному удалению загрязняющих веществ и токсинов, улучшая общее состояние экосистем.
• Разработка образовательных инструментов на основе ксеноботов, ведущих к расширению опыта обучения в области биологии и робототехники и стимулированию интереса к областям STEM среди студентов.
• Создание новых рабочих мест в сфере исследований и разработок ксеноботов.
• Потенциальное неправомерное использование ксеноботов для наблюдения, ведущее к проблемам конфиденциальности и необходимости принятия новых правил для защиты прав личности.
• Риск непредсказуемого взаимодействия ксеноботов с природными организмами, приводящего к непредвиденным экологическим последствиям и требующего тщательного наблюдения и контроля.
• Высокая стоимость разработки и внедрения ксеноботов приводит к экономическим проблемам для малого бизнеса и потенциальному неравенству в доступе к этой технологии.
• Этические соображения, связанные с созданием и использованием ксеноботов, приводят к интенсивным дебатам и потенциальным юридическим проблемам, которые могут определить будущую политику.

Вопросы для рассмотрения

• Как вы думаете, могут ли ксеноботы привести к излечению ранее неизлечимых болезней или позволить страдающим от них жить дольше и более плодотворной жизнью?
• К каким другим потенциальным приложениям могут быть применены исследования ксеноботов?