Prima mașină vie creată în laborator, organism evoluat din celule de broască modificate

Conform unui studiu publicat luni în revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), deși celulele stem folosite la început erau de broască - (broasca africană cu gheare - Xenopus laevis) – acești așa-numiți „xenoboți" nu seamănă deloc cu amfibienii. Noua „mașină vie" – care e de fapt un organism de mici dimensiuni care măsoară doar 1 mm, este alcătuit de biologi din țesut viu, după modele concepute de calculator.

Mașina vie e un organism cu totul nou

Aceste organisme/mașini se pot deplasa independent sau în mod colectiv, își pot vindeca rănile și au o durată de viață de câteva săptămâni. Unul dintre obiectivele oamenilor de știință este de a folosi acești „xenoboți" pentru a transporta medicamente în organismul pacienților.

„Ei nu sunt nici roboți, în sensul tradițional, și nici o specie de animal. Este vorba de o clasă cu totul nouă de artefacte: un organism viu ce poate fi programat", a explicat co-autorul acestui studiu, Joshua Bongard, informatician și expert în robotică de la Universitatea Vermont, SUA.

Algoritmii computerizați sunt cei care modelează evoluția xenoboților. Aceștia se dezvoltă din culturi de celule stem ale pielii și din celule stem cardiace. Țesutul rezultat este format din câteva sute de celule care se mișcă în conformitate cu impulsurile generate de țesutul miocardic, susține coordonatorul acestui studiu, Sam Kriegman, cercetător doctoral care studiază robotica evolutivă în cadrul Departamentului de Informatică al Universității Vermont, din Burlingtonâ, notează Live Science și Agerpres.

Mașina vie, complet autonomă

"Nu există niciun control extern prin telecomandă sau prin bioelectricitate. Este un agent autonom", a declarat el despre "mașina vie".

Biologii au introdus în calculator diferite valori care definesc funcțiile pe care le pot executa xenoboții autonomi - așa cum este forța musculară maximă dezvoltată de țesuturile lor sau cum se vor deplasa prin mediul acvatic. Apoi, algoritmul a produs multiple generații din aceste micuțe mașini vii. Xenoboții care se comportă cel mai bine sunt reproduși de către algoritm, iar cei mai puțin performanți sunt șterși din memoria calculatorului.

"În cele din urmă am obținut designuri care pot fi transferate spre executare unor celule reale. Acest lucru constituie un progres important", a precizat Kriegman.

Autorii studiului au adus apoi aceste organisme la viață, plasând celule stem laolaltă pentru a alcătui forme 3D autonome, concepute de algoritmii evolutivi. Celulele epiteliale mențin unitatea și integritatea organismului xenoboților, iar celulele miocardice care pulsează în anumite părți ale acestor xenoboți au rolul de a-i propulsa prin apa din mediul de cultură (vas petri) timp de mai multe zile, fără a avea nevoie de nutrienți suplimentari. Xenoboții au fost chiar capabili să se autorepare.

Se vindecă singură

"Am tăiat un astfel de robot viu aproape complet în două, iar celulele sale au vindecat rana și au refăcut complet organismul", a precizat Joshua Bongard.

"Ne putem imagina numeroase aplicații extrem de utile pentru acești roboți vii, aplicații pe care alte mașini nu le pot face", a precizat și Michael Levin, directorul Centrului pentru Biologie Regenerativă al Universității Tufts din Massachusetts și co-autor al acestui studiu. Printre aceste aplicații se numără identificarea și eliminarea de scurgeri toxice sau curățarea contaminării radioactive, colectarea microplasticelor din mediul marin sau îndepărtarea plăcilor de pe artere.

Mașinile vii sunt un subiect popular în literatura științifico-fantastică și în filmele de gen, așa cum sunt seria "Terminator" sau "Blade Runner". Perspectiva obținerii de roboți vii și cea a utilizării tehnologiei pentru a obține organisme vii ridică însă o serie de îngrijorări. "Această teamă nu este irațională. Atunci când începem să ne jucăm cu sisteme complexe pe care nu le înțelegem în totalitate, vom ajunge să provocăm și consecințe nedorite", a comentat Levin.

Însă dezvoltarea unor forme organice simple, așa cum sunt acești xenoboți, pot conduce și la descoperiri benefice. "Dacă omenirea va supraviețui în viitor, trebuie să înțelegem mai bine modul în care proprietățile complexe pot rezulta, cumva, din reguli simple", a adăugat el.