محققان گزارش می‌دهند که Xenobots، موجودی که توسط کامپیوتر طراحی شده و توسط انسان مونتاژ شده است، می‌تواند سلولهای منفرد را پیدا و جمع‌آوری کند، و زنوبات‌های «کودک» را بسازد. پس از چند روز، Xanobots های نابالغ نیز می توانند سلول ها را پیدا کرده و خود را تکثیر کنند.
منبع: دانشگاه ورمونت
برای تداوم، زندگی باید بازتولید و تولیدمثل اتفاق بیفتد. در طی میلیاردها سال، موجودات زنده راه‌های زیادی را برای تکثیر تکامل داده‌اند، از گیاهان جوانه زده تا حیوانات جنسی و ویروس‌های مهاجم.
اکنون دانشمندان شکل کاملا جدیدی از تولید مثل بیولوژیکی را کشف کرده‌اند. و کشف خود را برای ایجاد اولین روبات‌های زنده خودتکثیر شونده به کار گرفتند.
همان تیمی که اولین ربات‌های زنده را ساختند، کشف کردند. که این موجودات طراحی شده با کامپیوتر و مونتاژ شده با دست می‌توانند در ظرف کوچک خود شنا کنند، سلولهای منفرد را پیدا کنند. صدها نفر از آنها را دور هم جمع کنند و زنوبات‌های “بچه” را در Pac-Man (دهان مانند)خود جمع کنند. که چند روز بعد تبدیل به Xenobot های جدیدی می شوند که دقیقاً شبیه خودشان هستند و حرکت می کنند.
و سپس این Xenobot های جدید می توانند بیرون بروند، سلول ها را پیدا کنند. و کپی هایی از خود بسازند. دوباره و دوباره.
زنوبات چیست؟
زنوبات ها مجموعه ای از سلول های زنده هستند و مغز و سیستم گوارشی ندارند. اما به معنای واقعی می‌توان آنها را برنامه‌ریزی کرد – مانند این مطالعه، سلولهای دیگر را به هم متصل کنند، یا در نهایت کارهای دیگری را انجام دهند. به همین دلیل است که محققان آنها را ربات‌های کوچک آلی می‌دانند.
جاشوا بونگارد، دانشمند کامپیوتر و متخصص رباتیک در دانشگاه ورمونت که پژوهش جدید را رهبری می‌کرد، می‌گوید: «با طراحی مناسب، آنها به‌طور خودبه‌خودی خود تکثیر خواهند شد».
نتایج تحقیقات جدید در 29 نوامبر 2021 در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد.
ناشناخته ها
در قورباغه Xenopus laevis، این سلول های جنینی به پوست تبدیل می شوند. مایکل لوین، استاد زیست شناسی و مدیر مرکز کشف آلن در دانشگاه تافتس و یکی از رهبران تحقیقات جدید، می گوید: «آنها در قسمت بیرونی یک بچه قورباغه می نشینند، عوامل بیماری زا را دور نگه می دارند. و مخاط را دوباره توزیع می کنند. اما ما آنها را در یک زمینه جدید قرار می دهیم. ما به آنها فرصتی می دهیم تا چند سلولی بودن خود را دوباره تصور کنند.”
و آنچه آنها تصور می کنند چیزی بسیار متفاوت از پوست است. «مردم برای مدت طولانی فکر می‌کردند که ما تمام راه‌هایی را که زندگی می‌تواند بازتولید یا تکرار شود. کار کرده‌ایم. داگلاس بلکیستون، یکی از نویسندگان، دانشمند ارشد دانشگاه تافتز که «والدین» زنوبات را جمع آوری کرده. و بخش بیولوژیکی مطالعه جدید را توسعه داده است، می گوید: اما این چیزی است که قبلاً مشاهده نشده است.
لوین می گوید: «این عمیق است. این سلول‌ها ژنوم یک قورباغه را دارند، اما پس از رهایی از تبدیل شدن به قورباغه، از هوش جمعی خود، یعنی انعطاف‌پذیری، برای انجام کاری شگفت‌انگیز استفاده می‌کنند.»
یافته ی جدید
در آزمایش‌های قبلی، دانشمندان شگفت‌زده بودند که Xenobots می‌توانست برای دستیابی به کارهای ساده طراحی شود. اکنون آنها متحیر شده‌اند که این اشیاء بیولوژیکی – مجموعه‌ای از سلول‌ها که توسط کامپیوتر طراحی شده‌اند – به‌طور خود به خود تکثیر خواهند شد.
لوین می‌گوید: «ما ژنوم کامل و بدون تغییر قورباغه را داریم، اما هیچ اشاره‌ای به این نداشت. که این سلول‌ها می‌توانند با هم در این کار جدید کار کنند، یعنی جمع‌آوری و سپس فشرده‌سازی سلولهای جدا شده در خود کپی‌های کاری.
اینها سلولهای قورباغه ای هستند که به روشی تکثیر می شوند که با نحوه انجام این کار بسیار متفاوت است. سام کریگمن، نویسنده اصلی مطالعه جدید، که دکترای خود را به پایان رساند، می‌گوید: هیچ حیوان یا گیاهی که برای علم شناخته شده است، به این شکل تکرار نمی‌شود. در آزمایشگاه بونگارد در UVM و اکنون محقق فوق دکترا در مرکز آلن تافت و موسسه مهندسی بیولوژیکی Wyss دانشگاه هاروارد است.
والد Xenobot که از حدود 3000 سلول ساخته شده است، به تنهایی یک کره را تشکیل می دهد. اینها می توانند بچه بسازند، اما بعد از آن سیستم معمولاً از بین می رود. کریگمن می‌گوید، در واقع بسیار سخت است که سیستم را به بازتولید ادامه دهیم
آیا موجودی به این شکل ساخته شده است؟
اما با یک برنامه هوش مصنوعی که بر روی خوشه ابررایانه ای Deep Green در هسته محاسباتی پیشرفته ورمونت UVM کار می کرد. یک الگوریتم تکاملی توانست میلیاردها شکل بدن را در شبیه سازی آزمایش کند. مثلث، مربع، هرم، ستاره دریایی – تا شکل هایی را بیابد که به سلول ها اجازه می دهد در تکرار «سینماتیکی» مبتنی بر حرکت گزارش شده در تحقیق جدید مؤثرتر باشد.
کریگمن می‌گوید: «ما از ابرکامپیوتر UVM خواستیم نحوه تنظیم شکل والدین اولیه را بیابد. و هوش مصنوعی پس از ماه‌ها تلاش به طرح‌های عجیبی دست یافت، از جمله طرحی که شبیه Pac-Man بود.
“این بسیار غیر شهودی است. خیلی ساده به نظر می رسد، اما چیزی نیست که یک مهندس انسانی به آن بپردازد. چرا یک دهان کوچک؟ چرا پنج تا نه؟ ما نتایج را برای داگ فرستادیم. و او این Xenobot های پدر و مادر به شکل Pac-Man را ساخت. سپس آن والدین فرزندانی ساختند، نوه‌هایی ساختند، که نبیره‌هایی ساختند.
به عبارت دیگر، طراحی مناسب تعداد نسل ها را بسیار افزایش داد.
همانندسازی سینماتیکی در سطح مولکول ها به خوبی شناخته شده است. اما قبلاً هرگز در مقیاس کل سلول ها یا موجودات مشاهده نشده است. بونگارد، استاد کالج مهندسی و علوم ریاضی UVM می‌گوید: ما کشف کرده‌ایم که این فضای قبلاً ناشناخته در موجودات یا سیستم‌های زنده وجود دارد و فضای وسیعی است.
چگونه می‌توانیم آن فضا را کاوش کنیم؟ ما Xenobot هایی را پیدا کردیم که راه می روند. ما Xenobot هایی را پیدا کردیم که شنا می کنند. و اکنون، در این مطالعه، Xenobot هایی را پیدا کرده ایم که به صورت سینماتیکی تکرار می شوند. چه چیز دیگری آنجا هست؟”
یا، همانطور که دانشمندان در مطالعه مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم می نویسند: زندگی رفتارهای شگفت انگیزی را در زیر
سطح نشان می دهد، در انتظار کشف شدن.
پاسخ به ریسک
برخی افراد ممکن است این را هیجان انگیز بدانند. برخی دیگر ممکن است. با نگرانی یا حتی وحشت به مفهوم بیوتکنولوژی خود-تکثیر شونده واکنش نشان دهند. برای تیم دانشمندان، هدف درک عمیق تر است.
ما در حال کار برای درک این ویژگی هستیم: تکرار. دنیا و فناوری ها به سرعت در حال تغییر هستند. بونگارد می‌گوید، برای کل جامعه مهم است که مطالعه کنیم و بفهمیم که چگونه کار می‌کند.
این ماشین‌های زنده به اندازه میلی‌متر، که کاملاً در آزمایشگاه قرار دارند، به راحتی خاموش می‌شوند. و توسط کارشناسان اخلاق فدرال، ایالتی و سازمانی بررسی می‌شوند، «آن چیزی نیستند که مرا شب‌ها بیدار نگه می‌دارند. آنچه خطر ایجاد می کند همه گیری بعدی است. تسریع آسیب اکوسیستم ناشی از آلودگی؛ بونگارد از UVM می گوید: تهدیدات ناشی از تغییرات آب و هوایی تشدید می شود.
این یک سیستم ایده‌آل است که در آن می‌توان سیستم‌های خود را تکرار کرد. ما یک الزام اخلاقی برای درک شرایطی داریم که تحت آن می‌توانیم آن را کنترل کنیم، هدایت کنیم، آن را خفه کنیم، اغراق کنیم.
تولید واکسن شاید با همین ابزار ها
بونگارد به اپیدمی کووید و شکار واکسن اشاره می کند. «سرعتی که با آن می‌توانیم راه‌حل‌ها را تولید کنیم، عمیقاً اهمیت دارد. اگر بتوانیم فناوری‌هایی را توسعه دهیم، از Xenobots یاد بگیریم، جایی که می‌توانیم به سرعت به هوش مصنوعی بگوییم. “ما به یک ابزار بیولوژیکی نیاز داریم که X و Y را انجام دهد و Z را سرکوب کند” – این می‌تواند بسیار سودمند باشد. امروز، زمان بسیار زیادی طول می کشد.»
بونگارد می‌گوید: هدف این تیم تسریع سرعت بخشیدن به سرعت افراد از شناسایی یک مشکل به ایجاد راه‌حل‌ها است. مانند استقرار ماشین‌های زنده برای بیرون کشیدن میکروپلاستیک‌ها از آبراه‌ها یا ساخت داروهای جدید.
بونگارد می‌گوید: «ما باید راه‌حل‌های فن‌آوری ایجاد کنیم. که به همان میزان چالش‌هایی که با آن روبرو هستیم رشد کنند.
و این تیم در تحقیقات برای پیشرفت به سمت پزشکی احیا کننده نویدهایی می بیند.
لوین می‌گوید: «اگر می‌دانیم چگونه به مجموعه‌ای از سلول‌ها بگوییم که کاری را که ما می‌خواهیم انجام دهند. در نهایت، این طب احیاکننده است. این راه‌حلی برای آسیب‌های تروماتیک، نقایص مادرزادی، سرطان و پیری است.»
“همه این مشکلات مختلف اینجا هستند. زیرا ما نمی دانیم چگونه گروه هایی از سلول ها را که قرار است ساخته شوند. پیش بینی و کنترل کنیم. Xenobot ها یک پلتفرم جدید برای آموزش به ما هستند.
https://neurosciencenews.com/xenobots-living-robot-reproduction-19725/
سید مهدی ساداتی هستم. عاشق مغز! داروساز و دانشجوی دکترای تخصصی علوم اعصاب. عضو تیم مرکز سلامت مغز دانا! از علاقه هام شناسوندن کارایی های هیجان انگیز مغز به زبان ساده به آدمهاست! جست و جو می کنم در افسردگی، داروهای موثر بر مغز و سایر بیماری های حوزه ی روان و البته نوروپلاستیسیتی!