Formați din celulele stem ale broaștei africane cu gheare (Xenopus laevis) de la care își ia numele, xenoboții au o lățime mai mică de un milimetru (0,04 inchi). Micile ”creaturi” au fost dezvăluite pentru prima dată în 2020, după ce experimentele au arătat că se pot mișca, lucra împreună în grupuri și se pot autovindeca.
Acum, oamenii de știință care le-au dezvoltat de la Universitatea din Vermont, Universitatea Tufts și Institutul Wyss pentru Inginerie Inspirată Biologic de la Universitatea Harvard au spus că au descoperit o formă complet nouă de reproducere biologică, diferită de orice animal sau plantă cunoscut științei.
„Am fost uimit de asta”, a spus Michael Levin, profesor de biologie și director al Allen Discovery Center de la Universitatea Tufts, care a fost co-autor principal al noii cercetări.
„Broaștele au un mod de reproducere pe care îl folosesc în mod normal, dar când... eliberezi (celulele) de restul embrionului și le dai șansa să-și dea seama cum e să fie într-un mediu nou, aestea au descoperit o nouă modalitate de a se mișca, dar și-au dat seama, aparent, de o nouă modalitate de a se reproduce.”
Xenoboții părinți în formă de C colectează și comprimă celulele stem libere împreună în grămezi care se pot maturiza în urmași.
Robot sau organism?
Celulele stem sunt celule nespecializate care au capacitatea de a se dezvolta în diferite tipuri de celule. Pentru a face xenoboții, cercetătorii au răzuit celule stem vii din embrioni de broaște și le-au lăsat să se incubeze. Nu este implicată nicio manipulare a genelor.
„Cei mai mulți oameni cred că roboții sunt făcuți din metale și ceramică, dar contează din ce e făcut un robot, și modul în care acționează pe cont propriu în numele oamenilor”, a spus Josh Bongard, profesor de informatică și robotică la Universitatea din Vermont și autorul principal al studiului.
„În acest fel, este un robot, dar este, de asemenea, în mod clar un organism făcut din celule de broaște nemodificate genetic.”
Bongard a spus că au descoperit că xenoboții, care au fost inițial în formă de sferă și făcuți din aproximativ 3.000 de celule, s-ar putea replica. Dar s-a întâmplat rar și numai în circumstanțe specifice. Xenoboții au folosit „replicare cinetică” - un proces despre care se știe că are loc la nivel molecular, dar care nu a fost niciodată observat până acum la scara celulelor sau a organismelor întregi, a spus Bongard.
Cu ajutorul inteligenței artificiale, cercetătorii au testat apoi miliarde de forme ale corpului pentru a face xenoboții mai eficienți la acest tip de replicare. Supercomputerul a venit cu o formă de C care semăna cu Pac-Man, jocul video din anii 1980. Ei au descoperit că a reușit să găsească celule stem minuscule într-o cutie Petri, să adune sute de ele în interiorul gurii sale, iar câteva zile mai târziu, mănunchiul de celule a devenit noi xenoboți.
Xenoboții sunt o tehnologie foarte timpurie - gândiți-vă la un computer din anii 1940 - și nu au încă aplicații practice. Totuși, această combinație de biologie moleculară și inteligență artificială ar putea fi utilizată într-o serie de sarcini în organism și în mediu, potrivit cercetătorilor. Aceasta poate include lucruri precum colectarea microplasticelor din oceane, inspectarea sistemelor radiculare și medicina regenerativă.
În timp ce perspectiva biotehnologiei auto-replicabile ar putea stârni îngrijorare, cercetătorii au spus că mașinile vii au fost în întregime conținute într-un laborator și ușor de stins, deoarece sunt biodegradabile și reglementate de experți în etică.
Cercetarea a fost finanțată parțial de Defense Advanced Research Projects Agency, o agenție federală care supraveghează dezvoltarea tehnologiei pentru uz militar.
„Există multe lucruri care sunt posibile dacă profităm de acest tip de plasticitate și capacitatea celulelor de a rezolva probleme”, a spus Bongard.
Studiul a fost publicat luni în jurnalul științific evaluat de colegi PNAS.
