أخبار التقنيةتقنية المعلومات
الآلة الحية التي صنعت من خلايا الضفدع – كيف تعمل ؟
ماذا يحدث عندما تأخذ الخلايا من أجنة الضفدع وتنموها في كائنات جديدة “تطورت” بواسطة الخوارزميات؟ تحصل على شيء يسميه الباحثون أول “آلة حية” في العالم.
على الرغم من أن الخلايا الجذعية الأصلية جاءت من الضفادع – الضفدع الأفريقي المخلب ، Xenopus laevis – فإن ما يطلق عليه xenobots لا يشبه أي برمائيات معروفة. أظهرت دراسة جديدة أن النقط الصغيرة يبلغ عرضها 0.04 بوصة (1 ملم) فقط ، وهي مصنوعة من الأنسجة الحية التي جمعها علماء الأحياء في أجسام مصممة بواسطة نماذج الكمبيوتر.
أفاد العلماء مؤخرًا أن هذه الكائنات الحية يمكن أن تتحرك بشكل مستقل وجماعي ، ويمكنها شفاء الجروح الذاتية والبقاء على قيد الحياة لأسابيع في كل مرة ، ويمكن استخدامها لنقل الأدوية داخل جسم المريض.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة جوشوا بونجارد عالم الكمبيوتر وخبير الروبوتات في جامعة فيرمونت في بيان “إنهم ليسوا روبوتًا تقليديًا ولا نوعًا معروفًا من الحيوانات” . “إنها فئة جديدة من القطع الأثرية: كائن حي قابل للبرمجة.”
شكلت الخوارزميات تطور xenobots. قال سام كريجمان ، الباحث الرئيسي في دراسة علوم الروبوتات التطورية في قسم علوم الكمبيوتر في جامعة فيرمونت ، في برلنغتون ، إنها نمت من خلايا الجلد والخلايا الجذعية إلى كتل أنسجة لمئات الخلايا التي تحركت في نبضات ولدت بواسطة أنسجة عضلة القلب. .
وقال كريجمان لـ Live Science: “لا توجد تحكم خارجي من جهاز تحكم عن بعد أو كهرباء حيوية. هذا عامل مستقل – إنه يشبه لعبة الرياح”.
قام علماء الأحياء بتغذية قيود الكمبيوتر للأجسام الآلية المستقلة ، مثل أقصى قوة عضلية لأنسجتهم ، وكيف يمكن أن تتحرك من خلال بيئة مائية. ثم أنتجت الخوارزمية أجيالًا من الكائنات الدقيقة. الروبوتات الأفضل أداءً “ستتكاثر” داخل الخوارزمية. ومثلما يعمل التطور في العالم الطبيعي ، سيتم حذف الأشكال الأقل نجاحًا بواسطة برنامج الكمبيوتر.
وقال كريجمان: “في النهاية ، كانت قادرة على إعطائنا تصميمات كانت في الواقع قابلة للتحويل إلى خلايا حقيقية. وكان ذلك إنجازًا كبيرًا”.
قام مؤلفو الدراسة بعد ذلك بإحضار هذه التصميمات إلى الحياة ، حيث قاموا بتجميع الخلايا الجذعية معًا لتشكيل أشكال ثلاثية الأبعاد ذاتية الطاقة تم تصميمها بواسطة خوارزمية التطور. ووفقًا للدراسة ، فإن خلايا الجلد تمسكت بقايا xenobots معًا ، ودفع أنسجة القلب في أجزاء معينة من “أجسامها” دفع البوتات عبر الماء في طبق بتري لأيام ، وحتى أسابيع على امتداد ، دون الحاجة إلى مغذيات إضافية. . وقال كريجمان إن ‘البوتات كانت قادرة حتى على إصلاح أضرار كبيرة.
وقال: “قطعنا الروبوت الآلي إلى النصف تقريبًا ، وسحبت زنزاناته جسده تلقائيًا.”
قال المؤلف المشارك في الدراسة مايكل ليفين ، مدير مركز علم الأحياء التجديدي والتنموي في جامعة تافتس في ماساتشوستس: “يمكننا أن نتخيل العديد من التطبيقات المفيدة لهذه الروبوتات الحية التي لا تستطيع الآلات الأخرى القيام بها”. وقال ليفين في بيان إن هذه قد تشمل استهداف الانسكابات السامة أو التلوث الإشعاعي أو جمع اللدائن الدقيقة البحرية أو حتى حفر البلاك من الشرايين البشرية.
تعتبر الإبداعات التي تطمس الخط الفاصل بين الروبوتات والكائنات الحية من الموضوعات الشائعة في الخيال العلمي ؛ فكر في الآلات القاتلة في أفلام “المنهي” أو الناسخين من عالم “Blade Runner “. وقال ليفين إن احتمال ما يسمى الروبوتات الحية – واستخدام التكنولوجيا لإنشاء كائنات حية – يثير مخاوف البعض بشكل مفهوم.
قال ليفين “هذا الخوف ليس غير معقول”. “عندما نبدأ في العبث بأنظمة معقدة لا نفهمها ، سنحصل على عواقب غير مقصودة.”
وأضاف أنه مع ذلك ، فإن البناء على أشكال عضوية بسيطة مثل xenobots يمكن أن يؤدي أيضًا إلى اكتشافات مفيدة.
وقال ليفين “إذا كانت البشرية ستبقى في المستقبل ، فإننا بحاجة إلى فهم أفضل لكيفية ظهور الخصائص المعقدة ، بطريقة أو بأخرى ، من القواعد البسيطة”.