Američtí vědci vytvořili první biologické stroje. Využili pro jejich vývoj buňky z žáby drápatky vodní – z nich postavili miniaturní roboty, kteří jsou schopní samostatného pohybu. Vzniklo rovnou několik variant, nejúspěšnější byla dvounohá verze s končetinami na hrudi.
Vědci stvořili xenoboty, první biologické stroje. Vyrobili je z buněk žabích embryí
Výzkumníci dokonce vytvořili i prototyp, který měl uprostřed těla otvor, v němž byl schopný transportovat miniaturní náklad.
„Jedná se o úplně nové formy života, které na Zemi nikdy předtím neexistovaly,“ uvedl Michael Levin, ředitel Allenova výzkumného centra, kde tyto stroje vznikly. „Jsou to živoucí programovatelné organismy,“ dodal.
Živý lepší než železný
Experti na robotiku pracují nejčastěji s kovy a plasty – dá se s nimi precizně manipulovat a také jsou tyto materiály pevné a odolné. Levinův tým ale vidí výhody biologické tkáně, které podle nich nad umělými materiály převažují. Například při poškození jsou schopné se samy léčit. A když splní svůj úkol, tak se rozpadnou, stejně jako se rozloží přirozené organismy.
Tyto vlastnosti předurčují budoucí verze těchto bio-strojů, aby byly nasazené například k čištění oceánů od mikroplastů v oceánech, k vyhledávání a požírání toxických materiálů nebo k dopravě léčiv po lidském těle. Možností je podle autorů výzkumu ale prakticky neomezené množství, zmiňují například i cílené odstraňování povlaků z povrchu cév.
„Je nemožné předvídat, jaké aplikace tu budou pro nové technologie, takže teď můžeme jenom hádat,“ komentoval budoucnost objevu v deníku The Guardian Joshua Bongard z Vermontské univerzity.
Bioroboti v akci
Vytvořené biologické stroje jsou velice drobné; měří méně než jeden milimetr. Vyvinul je „evoluční algoritmus“, tedy specializovaný program, který běží na superpočítači. Nejprve vytvoří náhodné 3D konfigurace z 500 až 1000 buněk.
Každý tento návrh pak testuje ve virtuálním prostředí – tam zkouší, jaké jsou jejich pohybové schopnosti, jak fungují srdeční buňky nebo jak systém pracuje dohromady jako celek. S návrhy, které ve virtuální laboratoři uspějí nejlépe, pak program pracuje dál; právě od nich odvozuje další úpravy a nové vzory.
Superpočítač má obrovské výpočetní možnosti, takže je schopný takových návrhů vytvořit gigantické množství. Vědci ho nechali vytvořit sto generací těchto strojů, než pokročili do další fáze: přesun experimentu z prostředí virtuálního do reálné laboratoře.
Základem robotů se staly buňky z žabí srdeční tkáně. Ty totiž mají schopnost spontánně se stahovat a zase uvolňovat – tím vlastně fungují jako miniaturní stroječky. Tento pohyb se dá využít k tomu, že se stroje mohou pohybovat, přinejmenším do doby, než jim dojdou zdroje energie. Té mají dostatek asi na týden.
V odborném žurnálu PNAS popsali, jak z buněk odebraných z embryí žáby drápatky vytvořili biologické stroje, jimž říkají xenoboti. Pak je vypustili do nádob s vodou, kde sledovali, jak si laboratorně vyrobené stroje povedou. Některé se pokoušely pohybovat přímo, jiné se točily dokolečka, anebo dokonce společně s jinými.
„Jsou teď velice drobné, ale náš plán spočívá v tom, nechat je vyrůst,“ uvedl Levin. Vědec věří, že nebude problém tyto organismy upravit tak, aby měly i cévy, základní nervový systém i senzorické buňky, které vytvoří jednoduché oči. Díky nim by měly být schopné vnímat okolní svět a také na něj reagovat – když se použijí buňky z embryí savců, mohl by organismus přežít i mimo vodu, na souši.
Etické otázky jsou ve hře
Sam Kriegman z Vermontské univerzity přiznává, že tato práce vyvolává řadu etických otázek. Zejména proto, že budoucí varianty budou mít nervový systém, a tedy i schopnost vnímat svět.
„Pro mě je důležité, že je výzkum veřejný, takže se o tom jako společnost můžeme bavit a politici se pak rozhodnou, jaká cesta je nejlepší,“ konstatoval vědec pro deník The Guardian. Že by xenoboti měli představovat hrozbu pro lidstvo, si nepřipouští: „Když se podíváte na video, je jen těžké se bát, že by nám tyhle stroje měly někdy v dohledné době vládnout,“ dodal.
Další obavy může vyvolávat fakt, že byl výzkum financován americkou armádou – konkrétně agenturou DARPA, která se snaží podporovat nejmodernější technologie v zájmu Spojených států.
Tato práce má ale i ambicióznější cíle: nechce jen vyrábět robůtky, ale chce pochopit samotný „software života“. „Když přemýšlíte o porodních defektech, rakovině, rakovině způsobené nemocemi – všechny tyto věci by se daly vyřešit, kdybychom věděli, jak vytvářet biologické struktury, a měli tedy kontrolu nad růstem různých forem,“ dodává Levin.