Ученые из университета Вермонта спроектировали то, что можно назвать первыми в мире «живыми роботами», созданными на базе живых клеток, которые способны к саморепликации при определенных условиях. Эти крошечные творения, получившие название ксеноботы, очень похожи на главного персонажа популярной в свое время компьютерной игры Pac-Man, но это внешнее сходство, вероятно, является наименее причудливым их свойством.
Появление ксеноботов стало результатом продолжения работы, завершенной еще в прошлом году. Тогда ученые представили нашему вниманию первых в мире живых роботов, построенных полностью из живых клеток, из стволовых клеток, взятых у эмбрионов африканской когтистой лягушки (Xenopus laevis). «Это новый вид живых машин» — рассказывает Джошуа Бонгард (Joshua Bongard), один из исследователей, — «Это не традиционный робот и не один из видов известных живых организмов. Это артефакт нового класса — живой, программируемый организм».
А теперь ученые сделали следующий шаг, дав ксеноботам способность самокопироваться и порождать свои новые копии. Однако, в данном случае процесс саморепликации достигается за счет совершенно иных методов, не таких, которые можно наблюдать у обычных биологических форм жизни.
Суть процесса заключатся в том, что достаточное количество ксеноботов помещается в чашке Петри в непосредственной близости друг от друга. Их коллективное движение захватывает и концентрирует стволовые клетки, свободно плавающие в растворе. Как только количество накопленных стволовых клеток (около 50) становится достаточным, из них формируется организм нового ксенобота, являющегося прямым потомком ксеноботов, принимавших участие в процессе накопления стволовых клеток.
Подобное явление, называемое прямым кинематическим самовоспроизводством, было уже замечено ранее в некоторых системах молекулярных машин и в математических моделях, но никто раньше не видел такого метода саморепликации у многоклеточных организмов типа ксеноботов.
Интересен тот факт, что оставшиеся в растворе свободные стволовые клетки не смогли самособраться и сформировать организм. Это является доказательством того, что для этого процесса необходимо движение родителей-ксеноботов, которое побуждает стволовые клетки соединяться и формировать новые подобные организмы.
Форма персонажа игры Pac-Man была придана ксеноботам совсем не случайно. «Проведенные нами бесчисленные компьютерные моделирования показали, что форма ксеноботов кардинально влияет на эффективность процесса их саморепликации» — пишут исследователи, — «Ксеноботы некоторых видов были полностью лишены возможности воспроизводиться. А максимальную эффективность в этом деле показали сферические и близкие к ним формы».
В настоящее время мы еще очень и очень далеки от появления технологий, которые позволят выращивать, свободно программировать и использовать таких живых роботов в практических целях. Но однажды такие необычные организмы могут начать выполнять полезную для людей работу, такую, как очистка окружающей среды, сборка различных объектов и многое, многое другое.
