Apa yang berlaku apabila anda mengambil sel-sel daripada embrio katak dan membesar ke dalam organisma baru yang "berkembang" oleh algoritma? Anda mendapat sesuatu yang penyelidik memanggil "mesin hidup" yang pertama di dunia.
Walaupun sel stem asal berasal dari katak - katak cakar Afrika, Xenopus laevis - ini disebut xenobots tidak menyerupai amfibia yang diketahui. Gumpalan kecil hanya berukuran 0.04 inci (1 milimeter) dan diperbuat daripada tisu hidup yang ahli-ahli biologi berkumpul menjadi badan yang direka bentuk oleh model komputer, menurut satu kajian baru.
Organisme mudah alih ini boleh bergerak secara bebas dan secara kolektif, boleh menyembuhkan luka sembuh sendiri dan bertahan selama berminggu-minggu pada satu masa, dan boleh digunakan untuk mengangkut ubat-ubatan di dalam badan pesakit, saintis baru-baru ini melaporkan.
"Mereka bukan robot tradisional atau spesies binatang yang diketahui," kata pengarang bersama Joshua Bongard, ahli sains komputer dan pakar robotik di University of Vermont, dalam satu kenyataan. "Ia adalah kelas baru artefak: organisma hidup, boleh diprogramkan."
Algoritma membentuk evolusi xenobots. Mereka tumbuh dari kulit dan sel-sel stem jantung menjadi tisu-tisu yang terdiri daripada beberapa ratus sel yang bergerak dalam denyutan yang dijana oleh tisu otot jantung, kata pemimpin penyelidik Sam Kriegman, calon doktor doktoral yang mengkaji robot-robot evolusi di Jabatan Sains Komputer Universiti Vermont, di Burlington .
"Tiada kawalan luaran dari alat kawalan jauh atau bioelectricity, ini adalah agen autonomi - ia hampir seperti mainan angin," kata Kriegman kepada Sains Live.
Ahli biologi memberi kekangan komputer untuk xenobots autonomi, seperti kekuatan otot maksimum tisu mereka, dan bagaimana mereka boleh bergerak melalui persekitaran yang berair. Kemudian, algoritma menghasilkan generasi organisma kecil. Bot yang paling baik akan "menghasilkan semula" di dalam algoritma. Dan sama seperti evolusi berfungsi di dunia semulajadi, bentuk paling berjaya akan dihapuskan oleh program komputer.
"Akhirnya, ia dapat memberi kita reka bentuk yang sebenarnya boleh dipindahkan ke sel-sel sebenar. Itu adalah satu kejayaan," kata Kriegman.
Penulis kajian kemudian membawa reka bentuk ini ke kehidupan, menyusun sel stem bersama untuk membentuk bentuk 3D sendiri yang direka oleh algoritma evolusi. Sel-sel kulit memegang xenobots bersama-sama, dan pemukulan tisu jantung di bahagian-bahagian tertentu "badan" mereka mendorong 'bot melalui air dalam hidangan petri selama beberapa hari, dan bahkan minggu pada peregangan, tanpa memerlukan nutrien tambahan, menurut kajian . 'Bot juga dapat memperbaiki kerosakan yang ketara, kata Kriegman.
"Kami memotong robot hidup hampir separuh, dan sel-selnya secara automatik menjalar kembali badannya," katanya.
"Kita boleh membayangkan banyak aplikasi robot hidup yang tidak boleh dilakukan oleh mesin lain," kata pengarah penyelidikan Michael Levin, pengarah Pusat Biologi Penjanaan dan Pengembangan di Tufts University di Massachusetts. Ini mungkin termasuk menumpahkan tumpahan toksik atau pencemaran radioaktif, mengumpul mikrofon marin atau bahkan menggali plak dari arteri manusia, kata Levin dalam satu kenyataan.
Ciptaan yang mengaburkan garis antara robot dan organisma hidup adalah subjek yang popular dalam fiksyen sains; fikirkan mesin pembunuh dalam filem "Terminator" atau replicants dari dunia "Blade Runner." Prospek robot hidup yang hidup - dan menggunakan teknologi untuk menciptakan organisma hidup - difahamkan menimbulkan kebimbangan bagi sesetengah orang, kata Levin.
"Ketakutan itu tidak masuk akal," kata Levin. "Apabila kita mula mengacaukan dengan sistem yang kompleks yang kita tidak faham, kita akan mendapat akibat yang tidak diingini."
Walau bagaimanapun, pembinaan bentuk organik mudah seperti xenobots juga boleh membawa kepada penemuan yang bermanfaat, katanya.
"Jika manusia akan terus hidup di masa depan, kita perlu memahami dengan lebih baik bagaimana sifat kompleks, entah bagaimana, muncul daripada peraturan mudah," kata Levin.
Penemuan itu diterbitkan dalam talian pada 13 Januari dalam jurnal Prosiding Akademi Sains Kebangsaan.
