Σμήνη μικροσκοπικών ζωντανών ρομπότ ανακάλυψαν την ικανότητα να αυτοαναπαράγονται, δηλαδή να αναπαράγονται, μέσω της διαδικασίας συγκέντρωσης μεμονωμένων κυττάρων και της συναρμολόγησής τους για να σχηματίσουν νέους οργανισμούς, μέσω μιας μοναδικής διαδικασίας που δεν έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα σε φυτά ή ζώα.
Οι ερευνητές Σαμ Κρίγκμαν, Ντάγκλας Μπλάκιστον, Μάικλ Λέβιν και Τζος Μπόνγκαρντ- από το Πανεπιστήμιο Ταφτς, το Χάρβαρντ και το Πανεπιστήμιο του Βερμόντ είχαν δημιουργήσει αυτές τις μορφές ζωής, που ονομάζονται xenobots, το 2020, χρησιμοποιώντας βλαστικά κύτταρα που είχαν ληφθεί από το έμβρυο του αφρικανικού νυχοβάτραχου, Xenopus laevis.
Τα μη εξειδικευμένα κύτταρα που έχουν την ικανότητα να εξελίσσονται σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων είναι γνωστά ως βλαστικά κύτταρα. Οι ερευνητές απέσπασαν ζωντανά βλαστικά κύτταρα από έμβρυα βατράχων και τα επώασαν χωρίς να χειριστούν τα γονίδια, προκειμένου να δημιουργήσουν xenobots.
Τα xenobots δεν είναι ρομπότ, όπως συνήθως εννοείται ότι κατασκευάζονται από ανόργανη ύλη, αλλά ονομάζονται έτσι λόγω της ικανότητάς τους να ενεργούν για λογαριασμό του ανθρώπου, σύμφωνα με τον ερευνητή Μπονγκάρντ.
Αυτές οι μορφές ζωής με κύτταρα βατράχου έχουν πλάτος μικρότερο από ένα χιλιοστό και, υπό τις κατάλληλες εργαστηριακές συνθήκες, έχουν παρατηρηθεί να κινούνται στο περιβάλλον τους, να συνεργάζονται σε ομάδες και να αυτοθεραπεύονται. Οι ερευνητές ανακάλυψαν τώρα ότι τα xenobots μπορούν επίσης να αυτοαναπαράγονται μέσω μιας εντελώς νέας μορφής βιολογικής αναπαραγωγής.
«Βρίσκουν και συνδυάζουν δομικά στοιχεία σε αυτοαντίγραφα. Εδώ δείχνουμε ότι συστάδες κυττάρων, αν απελευθερωθούν από έναν αναπτυσσόμενο οργανισμό, μπορούν ομοίως να βρουν και να συνδυάσουν χαλαρά κύτταρα σε συστάδες που μοιάζουν και κινούνται όπως αυτά, και ότι αυτή η ικανότητα δεν χρειάζεται να εξελιχθεί ειδικά ή να εισαχθεί με γενετική χειραγώγηση», σύμφωνα με το ερευνητικό άρθρο.
Σχηματισμός των Xenobots
Όταν τα βλαστικά κύτταρα τοποθετούνται σε αλατούχο διάλυμα, σχηματίζουν σφαιρικές μάζες, πλάτους περίπου μισού χιλιοστού, με περίπου 3.000 κύτταρα. Οι συστάδες καλύπτονται στη συνέχεια με βλεφαρίδες, δομές που μοιάζουν με τρίχες και βοηθούν τα xenobots να κινούνται, προωθώντας τις βλεφαρίδες με μια κίνηση που μοιάζει με κουπί, σύμφωνα με το άρθρο.
Οι συστάδες των xenobots, όταν τοποθετούνται σε πιάτα με αποσυνδεδεμένα βλαστικά κύτταρα, συνεργάζονται και συγκεντρώνουν τα χαλαρά κύτταρα σε σωρούς, τα οποία στη συνέχεια σχηματίζουν νέα xenobots, σε μια διαδικασία γνωστή ως αυθόρμητη κινηματική αυτοαναπαραγωγή. «Εν ολίγοις, οι πρόγονοι δημιουργούν απογόνους, οι οποίοι στη συνέχεια γίνονται πρόγονοι», αναφέρεται στη μελέτη.
Κάθε αναπαραγωγικός κύκλος παράγει ελαφρώς μικρότερους απογόνους xenobot, καταλήγοντας τελικά σε συσσωματώματα με λιγότερα από 50 κύτταρα που δεν μπορούν να κολυμπήσουν ή να αναπαραχθούν περαιτέρω.
Μέγιστη αποδοτικότητα με χρήση τεχνητής νοημοσύνης
Στη συνέχεια οι ερευνητές έκαναν χρήση της τεχνητής νοημοσύνης και δοκίμασαν δισεκατομμύρια πιθανά σχήματα xenobot που μεγιστοποιούν τον ρυθμό αναπαραγωγής. Διαπίστωσαν ότι οι σβώλοι σε σχήμα C είναι πιο αποτελεσματικοί στη συλλογή χαλαρών κυττάρων, καθώς το στόμα συλλέγει και μετακινεί τα κύτταρα πιο εύκολα.
Αυτή η αλγοριθμική βελτίωση είχε ως αποτέλεσμα τα xenobots σε σχήμα Pac-Man να αναπαράγονται τέσσερις γενιές, δύο φορές περισσότερο από τα xenobots σε σχήμα σφαίρας. «Χειριζόμενος το σχήμα των γονέων, μπορείς να φτιάξεις ένα καλύτερο φτυάρι για να μετακινήσεις περισσότερα κύτταρα», δήλωσε ο Μπονγκάρντ στο New Scientist.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα xenobots και οι πρόσφατα ανακαλυφθέντες αναπαραγωγικοί μηχανισμοί τους μπορούν να αξιοποιηθούν με διάφορους τρόπους, για παράδειγμα, για τη συλλογή μικροπλαστικών στους ωκεανούς ή την επιθεώρηση των ριζικών συστημάτων.
Όσον αφορά τις ανησυχίες για την αυτοαναπαραγωγή, οι επιστήμονες δήλωσαν ότι τα πειράματα ρυθμίστηκαν από ειδικούς σε θέματα δεοντολογίας και οι ζωντανοί οργανισμοί περιορίστηκαν εντός του εργαστηριακού περιβάλλοντος.
«Αν ξέραμε πώς να πούμε σε συλλογές κυττάρων να κάνουν αυτό που θέλαμε να κάνουν, τελικά, αυτό είναι η αναγεννητική ιατρική – αυτή είναι η λύση για τραυματικές βλάβες, γενετικές ανωμαλίες, καρκίνο και γήρανση», δήλωσε ο Λέβιν σε έκθεση του Πανεπιστημίου του Βερμόντ.
«Όλα αυτά τα διαφορετικά προβλήματα είναι εδώ επειδή δεν ξέρουμε πώς να προβλέψουμε και να ελέγξουμε ποιες ομάδες κυττάρων θα δημιουργηθούν. Τα xenobots είναι μια νέα πλατφόρμα για να μας διδάξουν».
