Ксеноботы (англ. xenobots) — синтетические организмы, изобретённые в 2020 году, которые автоматически создаются компьютерами для выполнения определённой функции и строятся путём объединения различных биологических тканей.[1][2][3][4][5][6] Названы в честь африканской шпорцевой лягушки с когтями (Xenopus laevis).

Ксеноботы имеют ширину менее 1 миллиметра и состоят только из двух элементов: клеток кожи и клеток сердечной мышцы, полученных из стволовых клеток, забранных на ранней стадии развития эмбрионов лягушки (стадии бластулы).[7] Клетки кожи представляют собой жёсткую раму организма, а клетки сердца выполняют роль небольших моторов, сжимаясь и расширяясь в объёме, обеспечивая ксеноботу возможность продвигаться вперёд.

Выбор формы тела ксенобота и взаимного расположения его кожных и сердечных клеток диктуется конкретной задачей, для выполнения которой его разрабатывают. Для этого используется компьютерная симуляция методом проб и ошибок (эволюционный алгоритм). В настоящее время разработанные ксеноботы способны ходить, плавать, толкать гранулы, переносить полезные грузы и совместно работать в рое, например, чтобы собирать мусор, разбросанный по поверхности их тарелки, в аккуратные кучки. Они могут выживать за счёт собственных резервов в течение нескольких недель без дополнительного питания и излечить себя после разрезания.[1]

Потенциальные примененияПравить

В настоящее время ксеноботы в основном используются в качестве научного инструмента для изучения того, как клетки взаимодействуют друг с другом для построения сложных тел во время морфогенеза.[6] Тем не менее, поведение и биосовместимость современных ксеноботов предполагают несколько потенциальных сфер применения.

К примеру, учитывая, что ксеноботы состоят исключительно из клеток лягушки, то есть являются биоразлагаемыми, их можно было бы использовать для очистки океана от микропластика. Предполагается, что рой ксеноботов будет способен, работая совместно, находить и собирать микропластик в большие шары[1], который дальше будет подбираться кораблями или дронами для доставки в центр переработки. В отличие от традиционных технологий, ксеноботы не добавляют дополнительного загрязнения, поскольку после работы они биоразлагаются: после исчерпания энергии жиров и белков, естественным образом запасённых в их тканях, они превращаются в мёртвые клетки кожи.

В медицине в будущем ксеноботы, выращенные из собственных клеток человека, могут быть использованы для целенаправленной доставки лекарств в ткани организма, что могло бы помочь обойти проблемы иммунного ответа других видов микро-роботизированных систем доставки. Такие ксеноботы потенциально могут быть использованы для удаления налёта со стенок артерий, а также для локализации и лечения заболеваний.

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 Kriegman, Sam. A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 2020. — 13 January (vol. 117, no. 4). — P. 1853—1859. — ISSN 0027-8424. — doi:10.1073/pnas.1910837117. — PMID 31932426.
  2. Sokol. Meet the Xenobots: Virtual Creatures Brought to Life, The New York Times (3 апреля 2020).
  3. Sample. Scientists use stem cells from frogs to build first living robots, The Guardian (13 января 2020).
  4. Yeung. Scientists have built the world's first living, self-healing robots, CNN (13 января 2020).
  5. A research team builds robots from living cells (англ.) // The Economist : newspaper.
  6. 1 2 Meet Xenobot, an Eerie New Kind of Programmable Organism (англ.) // Wired : journal. — ISSN 1059-1028.
  7. Ball, Philip. Living robots (англ.) // Nature Materials : journal. — 2020. — 25 February (vol. 19, no. 3). — P. 265. — doi:10.1038/s41563-020-0627-6. — PMID 32099110.