عشرات الكائنات الحية المصممة بالذكاء الاصطناعي والمعروفة باسم xenobots (على شكل C ؛ بيج) بجوار الخلايا الجذعية (البيضاء) للضفادع.
دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان
إخفاء التسمية التوضيحية
تبديل الأسطورة
دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان
عشرات الكائنات الحية المصممة بالذكاء الاصطناعي والمعروفة باسم xenobots (على شكل C ؛ بيج) بجوار الخلايا الجذعية (البيضاء) للضفادع.
دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان
يقول العلماء إنهم شهدوا نوعًا من النسخ المتماثل لم يسبق له مثيل في الروبوتات العضوية التي تم إنشاؤها في المختبر باستخدام خلايا الضفدع. من بين أمور أخرى ، يمكن أن يكون للنتائج آثار على الطب التجديدي.
يتضمن الاكتشاف xenobot – كائن حي بسيط “قابل للبرمجة” تم إنشاؤه عن طريق تجميع الخلايا الجذعية في طبق بتري – وقد وصفه فريق من الباحثين من جامعة تافتس وجامعة هارفارد وجامعة فيرمونت. في مقال نشر هذا الأسبوع في ال وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
“يمكنك التفكير في الأمر على أنه استخدام خلايا مختلفة [as] قال دوجلاس بلاكيستون ، مؤلف مشارك في الدراسة ، لـ NPR.
يأمل الباحثون أن تكون هذه الروبوتات ذات يوم واحد – وصفها نفس الفريق في أ ورق نُشر منذ ما يقرب من عامين – يمكن برمجته لأداء وظائف مفيدة مثل العثور على الخلايا السرطانية في جسم الإنسان أو محاصرة الجسيمات البلاستيكية الضارة في المحيط.
تتكون Xenobots من خلايا مأخوذة من الضفدع الأفريقي المخالب ، أو Xenopus laevis. لا يتم تعديل الخلايا وراثيًا على الإطلاق ، ولكن يتم دمجها ببساطة في ترتيبات مختلفة لإنتاج xenobots ، كما يقول بلاكيستون ، كبير العلماء في مركز Allen Discovery في جامعة Tufts ومعهد Wyss للهندسة المستوحاة بيولوجيًا في جامعة هارفارد.
xenobot مصمم بالذكاء الاصطناعي (شكل C ، أحمر) يقوم بفحص الخلايا الجذعية التي تم ضغطها في كرة.
دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان
إخفاء التسمية التوضيحية
تبديل الأسطورة
دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان
xenobot مصمم بالذكاء الاصطناعي (شكل C ، أحمر) يقوم بفحص الخلايا الجذعية التي تم ضغطها في كرة.
دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان
تدفع Xenobots نفسها باستخدام هياكل صغيرة تشبه الشعر تسمى الرموش. إنها تميل إلى الدوران مثل المفتاح ، والذي “يتضح أنه جيد بما يكفي لالتقاط الكثير من الأشياء” ، مثل الخلايا الأخرى ، كما يقول بلاكيستون.
لذلك استخدم الفريق محاكاة حاسوبية قائمة على الذكاء الاصطناعي ليروا كيف يمكنهم التعامل مع xenobots في أشكال من شأنها أن تكون أفضل لتكديس الأشياء.
أسفر التصميم المحسن عن اكتشاف غير متوقع
ولهذه الغاية ، فإن الشكل الكروي الأولي للروبوتات xenobots “ليس أفضل تصميم” ، كما يوضح بلاكيستون. بدلاً من ذلك ، اقترح الكمبيوتر شكل C مشابهًا لآلة إزالة الجليد أو ، كما لاحظ البعض ، Pac-Man. ويقول إن هذا النموذج فعال للغاية في تجميع وتجميع الخلايا الجذعية السائبة.و والتي تتشكل بعد ذلك بشكل طبيعي في أكوام كبيرة.
ولكن عندما xenobots بعد فحص الخلايا الجذعية للضفادع في الطبق ، لاحظ الباحثون شيئًا رائعًا: كانت مجموعات الخلايا تصنع نسخًا من الروبوتات الأصلية.
أشكال مختلفة من التكاثر الجنسي واللاجنسي معروفة بالطبع في علم الأحياء.
لكن ما فعلته xenobots – أُطلق عليه الاستنساخ الذاتي الحركي – هو أمر جديد على الكائنات الحية ، كما يقول مايكل ليفين ، أستاذ علم الأحياء في جامعة تافتس وعضو هيئة تدريس مشارك في معهد ويس. إنه يحدث على المستوى الجزيئي ، لكننا “لا نعرف أي كائن حي يتكاثر أو يتكاثر بهذه الطريقة” ، على حد قوله.
ووفقًا للباحثين ، فإن الأمر يستغرق حوالي خمسة أيام لإنتاج نسخة في ظل الظروف المثلى. “النسل” لا يأخذ شكل الجسم على شكل حرف C للجيل الأبوي ، ولكنه يعود إلى الشكل الأصلي الأقل كفاءة.
Xenobots عبارة عن مجموعات من الخلايا الحية وليس لها دماغ أو جهاز هضمي. لكن بالمعنى الحقيقي ، يمكن برمجتها – لتدوير الخلايا الأخرى ، كما في هذه الدراسة ، أو ربما للقيام بأشياء أخرى. هذا هو السبب في أن الباحثين يعتبرونها روبوتات عضوية صغيرة.
قال ليفين لـ NPR: “إن التمييز بين الإنسان الآلي والكائن الحي ليس بالحدة التي كنا نعتقدها سابقًا”. “هذه المخلوقات ، لديهم خصائص كليهما.”
في الواقع ، فكرة التكرار الذاتي الحركي ليست جديدة تمامًا – تم اقتراحها لأول مرة في أواخر الأربعينيات من قبل عالم الرياضيات جون فون نيومان. قال سام كريجمان ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد Wyss والمؤلف الرئيسي للمقالة ، إنه تصور آلات يمكنها الاختيار من بين أجزاء الروبوت الأساسية لإنتاج نسخ منها.
يقول كريجمان: “حاول الكثير من الناس صنع آلات فون نيومان من أجزاء الروبوت لفترة طويلة ، وكان النجاح محدودًا”.
قال لـ NPR: “وجدنا أنه إذا تخلت عن الافتراض القائل بأن الروبوت يجب أن يكون مصنوعًا من المعدن ، ولوحات الدوائر ، والإلكترونيات ، وبدلاً من ذلك تستخدم الخلايا الحية ، فمن السهل جدًا صنع آلات فون نيومان.”
بعض العلماء لديهم مخاوف أخلاقية
لكن هذا يقلق بعض العلماء. تدرس نيتا فاراهاني ، أستاذة القانون والفلسفة في جامعة ديوك ، الأخلاقيات المرتبطة بالتقنيات الجديدة ولم تكن جزءًا من أبحاث xenobot. “كلما حاولنا استغلال الحياة … [we should] أدركت قدرته على الذهاب بشكل سيء للغاية ” مجلة سميثسونيان.
ومع ذلك ، لاحظ الباحثون أنه ، مثل آلة فون نيومان الافتراضية ، لا يمكن أن ينسخ الزينوبوت نفسه بدون المواد الخام. نتيجة لذلك ، لا توجد فرصة تقريبًا للهروب من المختبر والبدء في التكاثر بمفردهم. كل ما يتعين على الباحثين فعله هو إزالة مخزون الخلايا الجذعية الحرة ، ولم يتبق شيء لصنع xenobots جديدة.
يشرح بلاكيستون أنه نظرًا لعدم وجود مادة وراثية من الزينوبوت الأم ، فإنها أيضًا لا تستطيع التحور أو التطور من تلقاء نفسها.
يقول: “سيكون الأمر أشبه بالعثور على أجزاء فضفاضة من الإنسان تطفو وتلتصق ببعضها البعض لعمل نسخة”. “لذلك من الصعب أن نفهم كيف [evolutionary] سوف يعمل الاختيار على هذا الأساس ، لأنه لا يوجد شيء ينتقل بين كل جيل – كل جيل مستقل “.
ما يأمله الباحثون هو أنه في يوم من الأيام يمكن استغلال هذه الروبوتات وقدرتها على التكرار الذاتي لصالح البشرية.
يقول بلاكيستون: “إنها حقًا خطوة أولى ، لكن يمكنك التفكير في الأمر طوال الوقت”. “إذا تمكنا من برمجتها بشكل أفضل ، فربما يمكنهم اختيار أنواع الخلايا المحددة التي نريدها ونقلها بشكل انتقائي أو مساعدتنا في تشكيل شيء نبنيه في طبق للطب التجديدي. “
ما يثير اهتمام كريجمان هو أن “هذا النوع من النسخ يحدث تلقائيًا”. بالطبع ، هذا يتطلب شروطًا محددة للغاية ، كما يقول ، لكن “لم يكن عليها أن تتطور على مدى مليارات السنين” ،
يقول كريجمان: “نفكر في الوقت الذي استغرقته الحياة لتتطور على الأرض”. “إنها قصة طويلة جدًا ، ولكن هنا في طبق وفي ظل الظروف المناسبة وجدنا شكلاً جديدًا تمامًا من التكاثر في الكائنات الحية.”
ويقول إن اكتشاف شكل جديد من الاستنساخ الذاتي يظهر أنه “ربما تكون الحياة متوقعة أكثر من غير المتوقع”.
