Điều gì xảy ra khi bạn lấy tế bào từ phôi ếch và phát triển chúng thành các sinh vật mới được "tiến hóa" bằng thuật toán? Bạn nhận được một cái gì đó mà các nhà nghiên cứu đang gọi "cỗ máy sống" đầu tiên trên thế giới.
Mặc dù các tế bào gốc ban đầu đến từ ếch - ếch móng vuốt châu Phi, Xenopus laevis - những cái gọi là xenobots này không giống với bất kỳ loài lưỡng cư nào được biết đến. Theo một nghiên cứu mới, các đốm màu nhỏ chỉ rộng 0,04 inch (1 milimet) và được làm từ mô sống mà các nhà sinh học lắp ráp thành các cơ thể được thiết kế bởi các mô hình máy tính.
Các sinh vật di động này có thể di chuyển độc lập và tập thể, có thể tự chữa lành vết thương và sống sót hàng tuần liền và có khả năng được sử dụng để vận chuyển thuốc bên trong cơ thể bệnh nhân, các nhà khoa học gần đây cho biết.
"Chúng không phải là robot truyền thống hay loài động vật được biết đến", đồng tác giả nghiên cứu Joshua Bongard, một nhà khoa học máy tính và chuyên gia robot tại Đại học Vermont, cho biết trong một tuyên bố. "Đó là một lớp tạo tác mới: một sinh vật sống, có thể lập trình được."
Các thuật toán định hình sự phát triển của xenobots. Sam Kriegman, một ứng cử viên tiến sĩ nghiên cứu về robot tiến hóa thuộc Khoa Khoa học Máy tính của Đại học Vermont, ở Burlington .
"Không có điều khiển bên ngoài từ điều khiển từ xa hoặc điện sinh học. Đây là một tác nhân tự trị - nó gần giống như một món đồ chơi đổi gió", Kriegman nói với Live Science.
Các nhà sinh học đã cung cấp một ràng buộc máy tính cho xenobots tự trị, chẳng hạn như sức mạnh cơ bắp tối đa của các mô của chúng và cách chúng có thể di chuyển trong môi trường nước. Sau đó, thuật toán tạo ra các thế hệ của các sinh vật nhỏ bé. Các bot hoạt động tốt nhất sẽ "tái tạo" bên trong thuật toán. Và giống như quá trình tiến hóa hoạt động trong thế giới tự nhiên, các hình thức ít thành công nhất sẽ bị xóa bởi chương trình máy tính.
"Cuối cùng, nó đã có thể cung cấp cho chúng tôi các thiết kế thực sự có thể chuyển sang các tế bào thực. Đó là một bước đột phá", Kriegman nói.
Các tác giả nghiên cứu sau đó đã đưa các thiết kế này vào cuộc sống, ghép các tế bào gốc lại với nhau để tạo thành các hình dạng 3D tự cấp nguồn được thiết kế bởi thuật toán tiến hóa. Theo các nghiên cứu, các tế bào da giữ các xenobot lại với nhau và sự đập của các mô tim trong các bộ phận cụ thể của "cơ thể" của chúng đã đẩy 'bot qua nước trong đĩa petri trong nhiều ngày và thậm chí nhiều tuần, mà không cần thêm chất dinh dưỡng. . Các 'bot thậm chí có thể sửa chữa thiệt hại đáng kể, Kriegman nói.
"Chúng tôi đã cắt con robot sống gần một nửa và các tế bào của nó tự động kéo khóa cơ thể của nó trở lại," ông nói.
Michael Levin, giám đốc Trung tâm Sinh học Tái sinh và Phát triển tại Đại học Tufts, Massachusetts cho biết: "Chúng ta có thể tưởng tượng nhiều ứng dụng hữu ích của những robot sống này mà các máy khác không thể làm được". Chúng có thể bao gồm nhắm mục tiêu các sự cố tràn độc hại hoặc ô nhiễm phóng xạ, thu thập các vi hạt biển hoặc thậm chí khai quật mảng bám từ các động mạch của con người, Levin nói trong một tuyên bố.
Những sáng tạo làm mờ ranh giới giữa robot và sinh vật sống là những chủ đề phổ biến trong khoa học viễn tưởng; nghĩ về những cỗ máy giết người trong các bộ phim "Kẻ hủy diệt" hoặc các bản sao từ thế giới của "Blade Runner". Triển vọng của cái gọi là robot sống - và sử dụng công nghệ để tạo ra các sinh vật sống - có thể gây lo ngại cho một số người, Levin nói.
"Nỗi sợ hãi đó không phải là không có lý", Levin nói. "Khi chúng tôi bắt đầu loay hoay với các hệ thống phức tạp mà chúng tôi không hiểu, chúng tôi sẽ nhận được những hậu quả không lường trước được."
Tuy nhiên, xây dựng trên các hình thức hữu cơ đơn giản như xenobots cũng có thể dẫn đến những khám phá có lợi, ông nói thêm.
"Nếu loài người sẽ tồn tại trong tương lai, chúng ta cần hiểu rõ hơn về các tính chất phức tạp, bằng cách nào đó, xuất hiện từ các quy tắc đơn giản," Levin nói.
Những phát hiện được công bố trực tuyến vào ngày 13 tháng 1 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science.
