دانشمندان موفق به ساخت اولین ربات خودتکثیر شونده زنده جهان – Zomita شدند

فیلم‌های عجیب و غریب جدید ممکن است در نگاه اول جالب به نظر برسند زیرا شبیه Pac-Man هستند، اما شباهت آنها به این شخصیت بازی ویدیویی احتمالاً کمترین چیز عجیب و غریب در مورد آنها است. این موجودات رباتیک غیرمعمول بخشی از مطالعه جدیدی هستند که محققان سال گذشته به نمایش گذاشتند: روبات‌هایی که اولین نمونه‌هایی در جهان بودند که کاملاً با استفاده از سلول‌های زنده ساخته شدند. جاشوا بونگارد، دانشمند کامپیوتر و روباتیک در دانشگاه ورمونت در آن زمان توضیح داد: «اینها ماشین‌های زنده جدید هستند.

اکنون Bongard و همکارانش وارد فاز بعدی شده اند و به زنبورها توانایی تولید مثل و ایجاد نسخه های جدید از خود را می دهند. در این مورد، خودتکثیر با نوع تکنیک‌های تولیدمثلی که معمولاً در موجودات طبیعی مشاهده می‌کنیم به دست نمی‌آید.

محققان دریافتند که اگر تعداد کافی لانه زنبوری را در مجاورت یکدیگر در یک ظرف آزمایشگاهی قرار دهند، حرکت دسته جمعی آنها سلول های آزاد قورباغه را که در محلول شناور هستند به هم نزدیک می کند.

وقتی تعداد زیادی از این سلول ها کنار هم قرار می گیرند، توده ای از حدود 50 سلول به طور طبیعی به فرزندان لانه زنبوری تبدیل می شوند که می توانند آزادانه شنا کنند و فرزندان خود را تولید کنند.

این پدیده که تکثیر جنبشی خود به خودی یا جنبشی نامیده می شود، قبلاً در انواع دیگر مدل ها و ماشین های مولکولی مشاهده شده است، اما در سیستم های زنده چند سلولی مانند لانه زنبوری مشاهده نشده است. در مقاله جدیدی که این موجودات قابل بازیافت را توضیح می دهد، محققان می گویند:

ما دریافته‌ایم که مجموعه‌های چند سلولی جنبشی نیز می‌توانند با حرکت و فشرده‌سازی سلول‌های آزاد در محیط خود، نسخه‌های کاربردی خود را تشکیل دهند. این شکل از جاودانگی که قبلاً در یک موجود زنده دیده نشده بود، در چند روز خود را نشان می دهد. لازم نیست طی هزاران سال تکامل یابد.

_{شبیه سازی (سمت چپ) سیستم خود-تکثیر شونده واقعی (راست) را در شرایط آزمایشگاهی پیش بینی می کند}

محققان برای ایجاد ربات خود-تکثیر شونده، سلول های پوستی پرتوان از جنین وزغ آفریقاییxenopus laevis) و آنها را در محلول نمکی قرار دهید. در طی این فرآیند، سلول‌های زیادی به هم چسبیده و موجودی کروی شکل می‌گیرند و مژک‌هایی روی سطح بیرونی آن تشکیل می‌شوند که به آن اجازه حرکت می‌دهند.

هنگامی که دوازده ارگانیسم نسل اول به ظرف دیگری با سلول‌های بنیادی آزاد منتقل شدند، حرکت این موجودات سلول‌های بنیادی آزاد را گرد هم آورد و به یک توده تبدیل کرد و نسل جدیدی از موجودات را تشکیل داد که همان رفتار را تکرار می‌کردند. با این حال، زمانی که همان سلول های بنیادی در محلول به تنهایی رها شدند، به هم چسبیده نشدند. این نشان می دهد که حرکت اولیه زانوهای اجدادی برای ساختن نسل بعدی مورد نیاز است.

محققان در مقاله خود توضیح می‌دهند که این رفتار خود تکراری حرکت، رفتاری که قبلاً در گیاهان یا حیوانات مشاهده نشده بود، بدون اصلاح ژنتیکی به دست می‌آید. این نشان می دهد که چگونه مولکول های بیولوژیکی می توانند در پاسخ به محیط خود سازگار شوند و تغییر کنند.

_{تصویر رنگی لانه زنبوری (قرمز) و سلول های بنیادی آزادی روی هم چیده شده (سبز)}

محققان با استفاده از هوش مصنوعی برای شبیه‌سازی موقعیت‌هایی که ممکن است رفتار تکراری خود را افزایش دهند، دریافتند که می‌توانند این پدیده را افزایش دهند. توضیح می دهند:

شبیه‌سازی‌ها نشان داد که برخی از اشکال تا حد زیادی اندازه و چرخه تولیدمثلی را افزایش می‌دهند، در حالی که برخی دیگر آن را کاهش می‌دهند یا از تکرار خود جلوگیری می‌کنند. برخی از اشکال هندسی، اما نه همه، بهتر از اشکال دایره ای بودند.

در پایان، این اشکال کروی (که اساساً به صورت سه بعدی بسته بندی شده اند) بهترین کاندید برای تجمع سلول های آزاد قورباغه ها به عنوان موجودات جدید بودند و تغییرات در محیط (دیواره هایی که حرکت لانه زنبوری را محدود می کنند) نیز به این روند کمک کرد.

در حالی که ما هنوز در مراحل اولیه کار با روبات‌های زنده هستیم، محققان می‌گویند که اگر بتوانیم نحوه کار آنها را بفهمیم و عملکردهای مناسب برای آنها پیدا کنیم، موجودات غیرعادی روزی می‌توانند کارهای مفیدی انجام دهند. محققان توضیح می‌دهند: «این نهادها می‌توانند به بهبود فناوری‌های آینده و کاهش نیاز به راهنمایی‌های خارجی کمک کنند». “زندگی پر است از خوراکی های شگفت انگیز فراتر از آنچه می بینیم، در انتظار کشف شدن.”

یافته ها در مجله PNAS گزارش شده است.