Xenobots: Biologi plus artificiell intelligens kan innebära ett recept på nytt liv

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• 25 april 2022

Insiktssammanfattning

Xenobots, konstgjorda livsformer designade från biologiska vävnader, är redo att förvandla olika områden, från medicin till miljösanering. Dessa små strukturer, skapade genom en kombination av hud- och hjärtmuskelceller, kan utföra uppgifter som att röra sig, simma och självläka, med potentiella tillämpningar inom regenerativ medicin och förstå komplexa biologiska system. De långsiktiga konsekvenserna av xenobots inkluderar mer exakta medicinska procedurer, effektivt avlägsnande av föroreningar, nya jobbmöjligheter och integritetsproblem.

Xenobot sammanhang

Uppkallad efter den afrikanska klogrodan eller Xenopus laevis, xenobots är konstgjorda livsformer designade av datorer för att utföra specifika roller. Xenobots är sammansatta av och konstruerade genom att kombinera biologiska vävnader. Hur man definierar xenobots – som robotar, organismer eller något helt annat – förblir ofta en stridspunkt bland akademiker och industriintressenter.

Tidiga experiment har involverat att skapa xenobots med en bredd på mindre än en millimeter (0.039 tum) och är gjorda av två typer av celler: hudceller och hjärtmuskelceller. Hud- och hjärtmuskelcellerna producerades från stamceller som samlats in från tidiga grodembryon i blastulastadiet. Hudcellerna fungerade som en stödstruktur, medan hjärtcellerna verkade på samma sätt som små motorer, expanderade och drar ihop sig i volym för att driva xenoboten framåt. Strukturen av en xenobots kropp och fördelningen av hud- och hjärtceller skapades autonomt i en simulering genom en evolutionär algoritm. 

På lång sikt designas xenobots för att röra sig, simma, skjuta pellets, transportera nyttolaster och operera i svärmar för att samla upp material som sprids runt ytan på deras maträtt till snygga högar. De kan överleva i veckor utan näring och självläka efter rivsår. Xenobots kan spira fläckar av flimmerhår i stället för hjärtmuskeln och använda dem som miniåror för simning. Men xenobots rörelse som drivs av flimmerhåren är för närvarande mindre kontrollerad än xenobots rörelse av hjärtmuskeln. Dessutom kan en ribonukleinsyramolekyl läggas till xenobots för att ge molekylärt minne: när de utsätts för en specifik typ av ljus kommer de att lysa en specificerad färg när de ses under ett fluorescensmikroskop.

Störande inverkan

På vissa sätt är xenobots byggda som vanliga robotar, men användningen av celler och vävnader i xenobots ger dem en distinkt form och skapar förutsägbara beteenden snarare än att förlita sig på artificiella komponenter. Medan tidigare xenobots drevs framåt av sammandragningen av hjärtmuskelceller, simmar nyare generationer xenobots snabbare och drivs av hårliknande drag på deras yta. Dessutom lever de mellan tre och sju dagar längre än sina föregångare, som levde i cirka sju dagar. Nästa generations xenobots har också viss kapacitet att upptäcka och interagera med sin omgivning.

Xenobots och deras efterföljare kan ge insikt i utvecklingen av flercelliga varelser från primitiva encelliga organismer och början av informationsbehandling, beslutsfattande och kognition i biologiska arter. Framtida iterationer av xenobots kan konstrueras helt från patientens celler för att reparera skadad vävnad eller specifikt rikta cancer. På grund av sin biologiska nedbrytbarhet skulle xenobot-implantat ha en fördel jämfört med plast- eller metallbaserade medicintekniska alternativ, vilket kan ha en betydande inverkan på regenerativ medicin. 

Ytterligare utveckling av biologiska "robotar" kan göra det möjligt för människor att förstå både levande och robotsystem bättre. Eftersom livet är komplext kan manipulering av livsformer hjälpa oss att reda ut några av livets mysterier, samt förbättra vår användning av AI-system. Förutom de omedelbara praktiska tillämpningarna kan xenobots hjälpa forskare i deras strävan att förstå cellbiologi, vilket banar väg för framtida mänskliga hälsa och framsteg i livet.

Implikationer av xenobots

Vidare implikationer av xenobots kan inkludera:

• Integreringen av xenobots i medicinska procedurer, vilket leder till mer exakta och mindre invasiva operationer, vilket förbättrar patienternas återhämtningstid.
• Användningen av xenobots för miljösanering, vilket leder till ett mer effektivt avlägsnande av föroreningar och gifter, vilket förbättrar ekosystemens allmänna hälsa.
• Utvecklingen av xenobot-baserade utbildningsverktyg, vilket leder till förbättrade inlärningsupplevelser inom biologi och robotik, vilket främjar intresset för STEM-fält bland studenter.
• Skapandet av nya arbetstillfällen inom xenobots forskning och utveckling.
• Det potentiella missbruket av xenobots vid övervakning, vilket leder till integritetsproblem och nödvändiggör nya regler för att skydda individuella rättigheter.
• Risken för att xenobots interagerar oförutsägbart med naturliga organismer, vilket leder till oförutsedda ekologiska konsekvenser och kräver noggrann övervakning och kontroll.
• Den höga kostnaden för utveckling och implementering av xenobot, vilket leder till ekonomiska utmaningar för mindre företag och potentiell ojämlikhet i tillgången till denna teknik.
• De etiska övervägandena kring skapandet och användningen av xenobots, leder till intensiva debatter och potentiella juridiska utmaningar som kan forma framtida politik.

Frågor att överväga

• Tror du att xenobots kan leda till att tidigare obehandlade sjukdomar botas eller låta de som lider av dem leva längre och mer fruktsamma liv?
• Vilka andra potentiella tillämpningar kan xenobot-forskning tillämpas på?