Xenobots: Biológia plus umelá inteligencia by mohli znamenať recept na nový život

• Autor:
• meno autora

  Predvídavosť Quantumrun
• Apríla 25, 2022

Súhrn prehľadu

Xenoboty, umelé formy života vytvorené z biologických tkanív, sú pripravené premeniť rôzne oblasti, od medicíny po čistenie životného prostredia. Tieto drobné štruktúry, vytvorené kombináciou buniek kože a srdcového svalu, môžu vykonávať úlohy, ako je pohyb, plávanie a samoliečba, s potenciálnymi aplikáciami v regeneratívnej medicíne a pochopením zložitých biologických systémov. Medzi dlhodobé dôsledky xenobotov patria presnejšie lekárske postupy, efektívne odstraňovanie znečisťujúcich látok, nové pracovné príležitosti a obavy o súkromie.

Kontext xenobotov

Xenoboty pomenované po africkej pazúrovej žabe alebo Xenopus laevis sú umelé formy života navrhnuté počítačmi na vykonávanie špecifických úloh. Xenoboty sú zložené a konštruované kombináciou biologických tkanív. Ako definovať xenoboty – ako roboty, organizmy alebo niečo úplne iné – často zostáva predmetom sporu medzi akademikmi a zainteresovanými stranami v priemysle.

Prvé experimenty zahŕňali vytvorenie xenobotov so šírkou menšou ako milimeter (0.039 palca) a sú vyrobené z dvoch typov buniek: kožných buniek a buniek srdcového svalu. Bunky kože a srdcového svalu boli vyrobené z kmeňových buniek odobratých z embryí žiab v ranom štádiu blastuly. Kožné bunky fungovali ako podporná štruktúra, zatiaľ čo srdcové bunky pôsobili podobne ako malé motorčeky, pričom sa zväčšovali a zmenšovali objem, aby poháňali xenobota vpred. Štruktúra tela xenobota a rozloženie kožných a srdcových buniek boli vytvorené autonómne v simulácii pomocou evolučného algoritmu. 

Z dlhodobého hľadiska sú xenoboty navrhnuté tak, aby sa pohybovali, plávali, tlačili pelety, prepravovali užitočné zaťaženie a pracovali v rojoch, aby zbierali materiál rozptýlený po povrchu ich misky do čistých kôp. Bez výživy dokážu prežiť týždne a po tržných ranách sa samoliečia. Xenoboty dokážu vyklíčiť miesta mihalníc namiesto srdcového svalu a využiť ich ako miniatúrne veslá na plávanie. Pohyb xenobotov poháňaný mihalnicami je však v súčasnosti menej kontrolovaný ako lokomócia xenobotov srdcovým svalom. Okrem toho môže byť do xenobotov pridaná molekula ribonukleovej kyseliny, aby sa získala molekulárna pamäť: keď sú vystavené špecifickému typu svetla, pri pohľade pod fluorescenčným mikroskopom budú žiariť špecifikovanou farbou.

Rušivý vplyv

V určitých ohľadoch sú xenoboty postavené ako bežné roboty, ale použitie buniek a tkanív v xenobotoch im poskytuje odlišný tvar a vytvára predvídateľné správanie, a nie spoliehanie sa na umelé komponenty. Zatiaľ čo predchádzajúce xenoboty boli poháňané vpred kontrakciou buniek srdcového svalu, novšie generácie xenobotov plávajú rýchlejšie a sú poháňané vlasmi podobnými črtami na ich povrchu. Okrem toho žijú o tri až sedem dní dlhšie ako ich predchodcovia, ktorí žili približne sedem dní. Xenoboty novej generácie majú tiež určitú schopnosť detekovať a interagovať s okolím.

Xenoboty a ich nástupcovia môžu poskytnúť pohľad na evolúciu mnohobunkových tvorov z primitívnych jednobunkových organizmov a na začiatky spracovania informácií, rozhodovania a poznávania u biologických druhov. Budúce iterácie xenobotov môžu byť skonštruované výlučne z buniek pacientov na opravu poškodeného tkaniva alebo špecificky zamerané na rakovinu. Vďaka svojej biologickej odbúrateľnosti by implantáty xenobotov mali výhodu oproti možnostiam medicínskych technológií na báze plastov alebo kovov, čo by mohlo mať významný vplyv na regeneratívnu medicínu. 

Ďalší vývoj biologických „robotov“ môže ľuďom umožniť lepšie porozumieť živým aj robotickým systémom. Keďže život je zložitý, manipulácia s formami života nám môže pomôcť odhaliť niektoré životné záhady, ako aj zlepšiť používanie systémov AI. Okrem okamžitých praktických aplikácií môžu xenoboty pomôcť výskumníkom v ich snahe porozumieť bunkovej biológii a pripraviť cestu pre budúce pokroky v oblasti ľudského zdravia a dĺžky života.

Dôsledky xenobotov

Širšie dôsledky xenobotov môžu zahŕňať:

• Integrácia xenobotov do lekárskych postupov, čo vedie k presnejším a menej invazívnym chirurgickým zákrokom, čím sa skracuje čas na zotavenie pacienta.
• Použitie xenobotov na čistenie životného prostredia, čo vedie k efektívnejšiemu odstraňovaniu znečisťujúcich látok a toxínov, čím sa zlepšuje celkové zdravie ekosystémov.
• Vývoj vzdelávacích nástrojov založených na xenobotoch, čo vedie k lepším vzdelávacím skúsenostiam v biológii a robotike, čím sa u študentov podporuje záujem o odbory STEM.
• Vytváranie nových pracovných príležitostí vo výskume a vývoji xenobotov.
• Potenciálne zneužitie xenobotov pri sledovaní, čo vedie k obavám o súkromie a vyžaduje si nové nariadenia na ochranu práv jednotlivcov.
• Riziko nepredvídateľnej interakcie xenobotov s prírodnými organizmami, čo vedie k nepredvídaným ekologickým následkom a vyžaduje si starostlivé monitorovanie a kontrolu.
• Vysoké náklady na vývoj a implementáciu xenobotov, čo vedie k ekonomickým výzvam pre menšie podniky a potenciálne nerovnosti v prístupe k tejto technológii.
• Etické úvahy týkajúce sa vytvárania a používania xenobotov, ktoré vedú k intenzívnym diskusiám a potenciálnym právnym výzvam, ktoré môžu formovať budúcu politiku.

Otázky na zváženie

• Myslíte si, že xenoboty môžu viesť k vyliečeniu predtým neliečiteľných chorôb alebo umožniť tým, ktorí nimi trpia, žiť dlhší a plodnejší život?
• Na aké ďalšie potenciálne aplikácie je možné aplikovať výskum xenobotov?