Микроботов, созданных из живых клеток, научили запоминать информацию
Микроскопические «живые роботы», сделанные из стволовых клеток эмбриона лягушки, обладают способностью к самовосстановлению и сохраняют воспоминания. Разработана вторая версия микроботов, получившая название Xenobot 2.0.
Ксеноботы разработаны биологами и компьютерными учеными из Университета Тафтса и Университета Вермонта (США). Роботы были созданы из стволовых клеток, собранных у эмбрионов африканской лягушки Xenopus laevis через 24 часа после их формирования. Как сообщает Daily Mail, в честь этой лягушки микроботы и получили свое название.
Первая версия микроботов была разработана для доставки лекарств непосредственно в определенную точку тела. Теперь же вышла обновленная версия, способная к более эффективному перемещению и выполнению более сложных задач.
«Мы хотим, чтобы ксеноботы выполняли полезную работу. Прямо сейчас мы даем им простые задачи, но в конечном итоге мы стремимся создать новый вид живого инструмента, который мог бы, например, убирать микропластик в океане или загрязняющие вещества в почве», — заявили разработчики.
Новые ксеноботы получили «ноги», напоминающие реснички для передвижения. Они способны ходить, плакать, толкать частицы, собирая мусор, переносить полезный груз, самовосстанавливаться при повреждениях и работать автономно или в рое.
Однако самым большим достижением является способность запоминать такие вещи, как радиоактивное или химическое загрязнение либо заболевание, о чем ксенобот может сообщить исследователям для дальнейшего анализа.
В клетки эмбрионов лягушки ввели информационную РНК, кодирующую флуоресцентный белок EosFP, а затем использовали эти стволовые клетки для создания ксеноботов. Белок обычно светится зеленым, однако при воздействии света с длиной волны 390 нм начинает излучать красный свет. Таким образом, у зрелых ксеноботов появился встроенный флуоресцентный переключатель, который может регистрировать воздействие света около 390 нм.
Исследователи проверили функцию памяти, позволив десяти ксеноботам плавать по поверхности, одно пятно которой освещено пучком света с длиной волны 390 нм. Через два часа они обнаружили, что три бота излучают красный свет. Остальные сохранили первоначальный зеленый цвет. Таким образом, зная маршрут каждого бота, можно определить место, где освещение изменялось.
Такая молекулярная память может использоваться для обнаружения и регистрации не только света, но и наличия радиоактивного загрязнения, химических загрязнителей, лекарств или болезненных состояний. Дальнейшая разработка функции памяти может дать возможность записывать несколько стимулов (больше битов информации) или позволить ботам выделять соединения или изменять поведение при ощущении стимула.
«Когда мы добавим больше возможностей ботам, мы сможем использовать компьютерное моделирование, чтобы спроектировать их с более сложным поведением и способностью выполнять более сложные задачи, — рассказали разработчики. — Мы могли бы спроектировать их не только так, чтобы сообщать об условиях в их среде, но также для изменения и исправления этих условий».
После моделирования команда отметила, что новые ксеноботы намного быстрее и лучше, чем первая версия, справляются с такими задачами, как сбор микропластика в воде.
Фото: Doug Blackiston