Ксеноботи: біологія та штучний інтелект можуть означати рецепт нового життя

• Автор:
• ім'я автора

  Quantumrun Foresight
• Квітень 25, 2022

Короткий огляд

Ксеноботи, штучні форми життя, створені з біологічних тканин, готові трансформувати різноманітні галузі, від медицини до очищення навколишнього середовища. Ці крихітні структури, створені за допомогою поєднання клітин шкіри та серцевого м’яза, можуть виконувати такі завдання, як пересування, плавання та самовідновлення, з потенційним застосуванням у регенеративній медицині та розумінні складних біологічних систем. Довгострокові наслідки ксеноботів включають більш точні медичні процедури, ефективне видалення забруднюючих речовин, нові можливості роботи та проблеми з конфіденційністю.

Контекст Xenobot

Ксеноботи, названі на честь африканської пазуристої жаби або Xenopus laevis, є штучними формами життя, розробленими комп’ютерами для виконання певних ролей. Ксеноботи складаються з біологічних тканин і створюються шляхом поєднання. Як визначити ксеноботів — як роботів, організми чи щось зовсім інше — часто залишається предметом розбіжностей серед науковців та зацікавлених сторін у галузі.

Ранні експерименти включали створення ксеноботів шириною менше міліметра (0.039 дюйма) і складалися з двох типів клітин: клітин шкіри та клітин серцевого м’яза. Клітини шкіри та серцевого м’яза були отримані зі стовбурових клітин ранніх ембріонів жаби на стадії бластули. Клітини шкіри працювали як опорна структура, тоді як клітини серця діяли подібно до крихітних двигунів, розширюючись і стискаючись в об’ємі, щоб рухати ксенобота вперед. Структура тіла ксенобота та розподіл клітин шкіри та серця були створені автономно в симуляції за допомогою еволюційного алгоритму. 

У довгостроковій перспективі ксеноботи створені для пересування, плавання, штовхання гранул, транспортування корисних вантажів і роботи в зграях, щоб збирати матеріал, розсіяний по поверхні їхньої тарілки, у акуратні купи. Вони можуть виживати тижнями без живлення та самовідновлюватися після рваних ран. Ксеноботи можуть вирощувати ділянки вій замість серцевого м’яза та використовувати їх як мініатюрні весла для плавання. Однак рухи ксеноботів, що забезпечуються віями, наразі менш контролюються, ніж пересування ксеноботів серцевим м’язом. Крім того, молекула рибонуклеїнової кислоти може бути додана до ксеноботів для надання молекулярної пам’яті: під впливом певного типу світла вони світитимуться певним кольором під флуоресцентним мікроскопом.

Руйнівний вплив

Певним чином ксеноботи побудовані як звичайні роботи, але використання клітин і тканин у ксеноботах надає їм чіткої форми та створює передбачувану поведінку, а не покладається на штучні компоненти. У той час як попередні ксеноботи рухалися вперед завдяки скороченню клітин серцевого м’яза, нові покоління ксеноботів плавають швидше і рухаються завдяки волоссю на своїй поверхні. Крім того, вони живуть на три-сім днів довше, ніж їхні попередники, які жили приблизно сім днів. Ксеноботи наступного покоління також мають певну здатність виявляти оточення та взаємодіяти з ним.

Ксеноботи та їхні наступники можуть дати розуміння еволюції багатоклітинних істот від примітивних одноклітинних організмів і початків обробки інформації, прийняття рішень і пізнання в біологічних видах. Майбутні ітерації ксеноботів можуть бути повністю сконструйовані з клітин пацієнтів, щоб відновлювати пошкоджену тканину або спеціально націлюватися на рак. Завдяки здатності до біологічного розкладання імплантати ксеноботів матимуть перевагу перед медичними технологіями на основі пластику або металу, що може мати значний вплив на регенеративну медицину. 

Подальший розвиток біологічних «роботів» може дозволити людям краще зрозуміти як живі, так і роботизовані системи. Оскільки життя складне, маніпулювання формами життя може допомогти нам розгадати деякі таємниці життя, а також покращити використання систем ШІ. Окрім безпосереднього практичного застосування, ксеноботи можуть допомогти дослідникам у їхніх пошуках розуміння клітинної біології, прокладаючи шлях для майбутнього покращення здоров’я та тривалості життя людини.

Наслідки ксеноботів

Більш широкі наслідки ксеноботів можуть включати:

• Інтеграція ксеноботів у медичні процедури, що веде до більш точних і менш інвазивних операцій, покращує час відновлення пацієнтів.
• Використання ксеноботів для очищення навколишнього середовища, що призводить до більш ефективного видалення забруднюючих речовин і токсинів, покращуючи загальний стан здоров’я екосистем.
• Розробка освітніх інструментів на основі ксеноботів, що веде до покращення досвіду навчання з біології та робототехніки, сприяючи інтересу до галузей STEM серед студентів.
• Створення нових робочих місць у сфері дослідження та розробки ксеноботів.
• Потенційне зловживання ксеноботами під час стеження, що призводить до проблем із конфіденційністю та потребує нових правил для захисту прав особи.
• Ризик непередбачуваної взаємодії ксеноботів із природними організмами, що призведе до непередбачуваних екологічних наслідків і потребує ретельного моніторингу та контролю.
• Висока вартість розробки та впровадження ксеноботів, що призводить до економічних проблем для малих підприємств і потенційної нерівності в доступі до цієї технології.
• Етичні міркування, пов’язані зі створенням і використанням ксеноботів, призводять до інтенсивних дебатів і потенційних юридичних проблем, які можуть сформувати майбутню політику.

Питання для розгляду

• Як ви вважаєте, чи можуть ксеноботи вилікувати раніше невиліковні хвороби чи дозволити тим, хто страждає від них, жити довше та плідніше?
• До яких інших потенційних застосувань можна застосувати дослідження ксеноботів?