إنه يعيش ، يتكاثر ويخرج القمامة: قابل الروبوت الذي تم إنشاؤه من ضفدع

ماذا سيحدث إذا قام البشر بتصميم كائن حي وحيد الخلية؟ مخلوق جديد يختلف عن أي مخلوق آخر خلقته الطبيعة. وماذا لو قلنا لك أن هذه الكائنات الحية موجودة بالفعل في مختبر بالولايات المتحدة الأمريكية ، وهم يعرفون أيضًا كيفية بناء مخلوقات أخرى مثلهم تمامًا ، إذا أعطيتهم اللبنات الأساسية المناسبة؟ تشرفت بمقابلتك ، xenobots. بينما نحن نشغل أنفسنا بمسألة ما إذا كان الذكاء الاصطناعي يمكن أن يصبح وعيًا حيًا في المستقبل ، يتم تحدي مسألة حدود الحياة من زاوية مختلفة. تظهر بعض الخلايا التي تم تجميعها معًا بواسطة الإنسان وزوج صغير جدًا من الملقط قدرات عادة ما نتعرف على الحياة ، مثل الحركة ، والشفاء الذاتي ، و (نوعًا من) الثقافة. يفعلون ذلك لعدة أسابيع ، أثناء هضم الطعام الذي يستهلكونه ، وعندما ينتهون من هضمه ، يموتون. إذا أعطيتهم المزيد من الطعام ، يمكنهم العيش لعدة أشهر. يقول البروفيسور مايك ليفين من جامعة تافتس في الولايات المتحدة ، وهو أحد الباحثين الأربعة الذين ابتكروا البرمجة وبناء xenobots. “عندما أري باحثين آخرين xenobots في الفيديو ، فإنهم على يقين من أنه كائن حي قمت بجمعه في بحيرة ما. يصابون بالصدمة عندما اكتشفوا أن هذه هي الخلايا التي قمنا بتجميعها في المختبر.” الضفدع الذي بدأ كل شيء ومصدر هذه الخلايا هو ضفدع Xenopus ، ومن هنا جاء اسم xenobots ، لكن لا يضر أنه اسم يشير أيضًا إلى أنهم مخلوقات غريبة وغريبة. يأخذ الباحثون الخلايا من الضفدع ، ويزرعونها في بنية مختلفة تمامًا عن تلك الخاصة بالضفدع ، ويمنحونها خصائص وراثية وهندسية حتى يتمكنوا من أداء وظيفة معينة. وبالتالي ، فإن xenobots عبارة عن روبوتات وخلايا حية. وربما هم في الواقع كائنات حية ، لكنها مصطنعة. تصوير xenobot / Photo: من موقع Douglas Blackstone على الإنترنت حتى الآن ، تمكن الباحثون من تصميم xenobots التي يمكنها التحرك باستخدام آلية مشابهة لتلك التي ينبض فيها القلب. تنقلهم نبضاتهم من مكان إلى آخر ، ويمكن للباحثين إلى حد ما التخطيط لمسار حركتهم. صُممت xenobots الأخرى لتنمية الشعر – تسمح حركة الشعر في الماء له بالحركة. يمكن أيضًا تصميمها بحيث تتحرك وتحمل الأشياء وتنظف السطح وتتراكم الأوساخ في أكوام نظيفة. إلى جانب ليفين ، يضم فريق الباحثين الرائدين الدكتور دوغلاس بلاكستون ، أيضًا من جامعة تافتس ، والبروفيسور سام كريجمان من جامعة نورث وسترن ، والبروفيسور جوش بونجارد من جامعة فيرمونت. في مقابلة عبر البريد الإلكتروني ، أخبروا كيف قاموا بإنشاء xenobots و ما هي المساهمة العلمية التي قد تكون مساهمتهم. الإلهام من اليرقات والفراشات. كيف جاءت فكرة بناء xenobot؟ يقول الباحث في مجال الحيوانات Blaxton: “في رسالة الدكتوراه ، تخصصت في اليرقات والفراشات. أدركت أن ذاكرة اليرقة تبقى حية حتى عندما تتفكك تمامًا وتعيد تنظيم نفسها لتصبح فراشة. بعد ذلك ، في مرحلة ما بعد الدكتوراه ، زرعنا خلايا جذعية في الضفادع وأعدنا بصرها. دوغلاس بلاكستون / الصورة: صورة خاصة “هاتان المحاولتان قادتا إلى السؤال: إذا كان من الممكن تفكيك وتجميع الأنظمة الحية ، والحفاظ على وظائفها ، فهل من الممكن أيضًا تجميع الأنظمة الحية من الألف إلى الياء؟ إذا كان الأمر كذلك ، بالتأكيد يمكننا كسر بعض أسرار أنظمة الحيوانات ، والتي ستساعدنا في شفاء واستعادة قدرات البشر والحيوانات. وفي غضون ذلك ، حتى نخلق أنظمة حية حقيقية ، قد نكون قادرين على جعل الخلايا تعمل من أجلنا و حل جميع أنواع المشاكل التي يعاني منها العالم “. إن xenobots هي في الواقع خلايا ضفدع داخل طبق بتري يتم تجميعها يدويًا باستخدام ملاقط ، أو تتجمع نفسها ، في عضو متعدد الخلايا بوظيفة معينة ، ولكنها لا تشبه الضفدع بأي شكل من الأشكال. هناك شيء مزعج أو محير للعقل ، اعتمادًا على الطريقة التي يختار المرء النظر إليها ، كما كتب فيليب بول على موقع Aeon الإلكتروني بعد تعرضه لـ xenobots. بعد كل شيء ، تحتوي جميع خلايا الضفادع على الحمض النووي للضفدع ، وكما اعتدنا على التفكير ، فإن لديهم برنامجًا وراثيًا يمكنه أن يجعلهم حصريًا ضفدعًا. لكن ربما لا؟ يبدو أن البرنامج الجيني الذي تأتي به الضفادع إلى العالم يمكن تحقيقه بكل أنواع الطرق ، اعتمادًا على تفاعله مع البيئة. وإذا كان الأمر كذلك ، فهل البشر أيضًا مجرد طريقة واحدة يمكن لخلاياهم أن تنظم نفسها بها؟ هل ستكون الخلايا البشرية قادرة على التحول إلى مخلوقات أخرى في المستقبل؟ في الواقع ، كما يقول الباحثون ، كان يجب أن نفكر في هذا منذ وقت طويل. بعد كل شيء ، حتى اليرقات والفراشات هي أشكال مختلفة تمامًا لنفس علم الوراثة للفراشة. الضفادع الصغيرة والضفادع هي أيضًا أشكال مختلفة لنفس جينات الضفادع. فلماذا لا يكون هناك أشكال إضافية لنفس البرنامج الجيني؟ قد تكون البيئة ببساطة لم تبرر تكوينها بعد. في المستقبل ، قد نتمكن من استخدام xenobots لفهم كيفية عمل التطور بشكل أفضل. على سبيل المثال ، إذا فهمنا كيف تتطور الكائنات التي تبدو مختلفة تمامًا عن بعضها البعض من جينات مماثلة ، فقد نفهم أيضًا كيف يمكننا مشاركة العديد من الجينات مع كائنات مختلفة عنا ، وكيف تؤثر البيئة على هذا التطور. البروفيسور جوش بونجارد / الصورة: ويكيبيديا يشرح بونجارد “لقد بدأنا من البداية هنا ، مع القليل من التعديلات ، ولدينا ميزة الذكاء الاصطناعي ، والتي يمكن أن تخلق عملية تنموية متسارعة في بيئة خاضعة للرقابة”. “في مثل هذه الظروف ، هل ستتطور المخلوقات كما يتنبأ التطور الذي نعرفه اليوم؟ نحن فضوليون للغاية لرؤيته.” يبلغ حجم خلايا xenobot lego التي تم بناؤها حتى الآن أقل من ملليمتر وتتضمن عدة آلاف من الخلايا. عادة ، تتكون من خلايا جذعية للضفادع تم تصنيفها إلى خلايا جلدية ، وخلايا يمكنها نمو الشعر ، وخلية عضلية قلبية لديها القدرة على الحركة. في بعض الأحيان يضاف إليها جزيء RNA أيضًا ، والذي يمكن تصميمه للتفاعل مع البيئة. على سبيل المثال ، يمكنك بناء xenobot الذي يتوهج أو يتحرك استجابة للتعرض للضوء بتردد معين. في التجارب الأكثر تقدمًا ، أضافوا أيضًا خلايا تسمح بالاستشعار. كيف يمكن لـ Xenobots إعادة إنتاج Xenobots ، نوعًا ما. عندما يجدون خلايا مفردة في طبقهم ، فإنهم يميلون ، إذا تم تصميمهم للقيام بذلك ، لتقريب هذه الخلايا من بعضها البعض ، والنتيجة هي أنه سيتم تكوين المزيد من xenobots. في البداية ، كان بإمكان كل xenobot “تنظيم” جيل واحد فقط من xenobots ، ولكن باستخدام نموذج AI ، اكتشف الباحثون أن xenobot تم تجميعه في شكل نصف قمر ، بدلاً من دائرة ، يكون أكثر كفاءة في جمع الخلايا الأخرى. أنتجت xenobots القمرية xenobots كروية ، والتي بدورها كانت قادرة على إنتاج أربعة أجيال أخرى ، والتي لم يتمكن الباحثون أنفسهم من القيام بها باستخدام xenobot كروي. هذه ليست الثقافة بالضبط كما نعرفها. لا تنقسم الخلايا ولا تنشئ خلايا جديدة. ومع ذلك ، في ضوء المواد المناسبة ، هناك بعض الازدواجية في الخطة الحالية هنا. هذا يشبه إلى حد كبير روبوت يعرف كيفية بناء روبوت آخر مثله. تطور xenobots غير ممكن هنا ، لأنه لا يوجد نقل للمعلومات الجينية من الوالدين إلى الجيل الجديد. وربما يكون هناك شيء مهدئ حيال ذلك في هذه الأثناء ، حتى نفهم المفهوم. يقول بونجارد: “من السهل جدًا أن تخاف من الأشياء الجديدة ، لكني أرى أن العديد من الشباب متحمسون جدًا ل xenobots ، ربما لنفس السبب الذي يجعل الكثيرين متحمسين لقراءة قصص الخيال العلمي”. “إنهم يعطون الشعور بأن المستقبل لم يتقرر بعد بالنسبة لنا. البشر يصنعون الأدوات التي تتغير باستمرار. Xenobots هي أداة ستساعد على ازدهار البشرية في المستقبل.” يقول بلاكستون: “عندما أقوم ببناء xenobot ، أفكر في الخلايا المختلفة كما لو كانت كتل Lego. نستخدم أولاً نوعًا من المحاكاة التي يمكنها التحقق مما سيحدث إذا قمنا بدمجها – فهل ستكون قادرة على أداء بعض إجراءات مثل التحرك في خط مستقيم أو تفريغ القمامة “. يحاول النموذج المحوسب أن يأخذ في الاعتبار جميع ميزات الخلية وجميع ميزات البيئة وجميع الواجهات بينها. “نقوم بدمج الخلايا في المختبر وفقًا لنموذج الكمبيوتر ، في عملية تتيح لنا التحكم في حجم الخلايا ونوعها وشكلها. وعندما نصنع الروبوت ، نرى ما إذا كان يفعل حقًا ما تنبأت به خوارزمية سيفي بالغرض. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فعلينا إجراء تغييرات على الخوارزمية. ولكن معظم ما نقوم به في المختبر يعمل! تتصرف الخلايا تمامًا كما توقع النموذج. ” يقول بونجارد إن بلاكستون بدأ المشروع عندما أظهر أنه يمكنه تغيير موقع الخلايا الحية لجنين الضفدع بكل أنواع الطرق ، ولا يزال الحصول على ضفدع بالغ يتمتع بمجموعة من القدرات اللازمة ليكون ضفدعًا. دفع هذا المجموعة إلى التساؤل: ماذا سيحدث إذا أضفنا ذكاءً اصطناعيًا إلى هذه العملية ، وحاولنا التنبؤ بمدى تأثير التغييرات المختلفة التي قد نجريها على خلايا الضفدع على وظائفها ، ومن ثم سنختبرها مقابل الواقع؟ ” هو ، توصلت مجموعة الباحثين اليوم إلى موقف يقوم فيه الذكاء الاصطناعي ببرامج xenobots ، ولكن ليس عن طريق تغيير الجينوم الخاص بهم ، كما تفعل مجموعات أخرى من الباحثين في مجال البيولوجيا التركيبية ، ولكن عن طريق تغيير هيكلهم المكاني. في الماضي. لقد رأينا مظاهرات لخلايا عضلة القلب البشرية ، والتي تنبض داخل طبق بل وتتحرك ، ولكن يبدو أن xenobots صعدت “. قلوب تنبض في طبق يتم إنشاؤه عادةً فوق سقالة غير عضوية ، بينما يمكن أيضا بنائه أنفسهم ، “يقول ليفين.” إنهم لا يتلقون الطاقة من الخارج للتحرك. إنها تتحرك وتتحكم في نفسها. “تستهلك الخلايا احتياطياتها من الدهون والبروتينات. عندما تنفد الاحتياطيات ، تموت الخلايا وتتحلل.” من الواضح تمامًا أن xenobots على قيد الحياة لأنه من الواضح تمامًا عندما تموت ، “يقول. إذا لم يتم إطعامهم ، يمكنهم البقاء على قيد الحياة لعدة أسابيع. إذا وضعت العناصر الغذائية في بيئتهم ، فيمكنهم البقاء على قيد الحياة لمدة تصل إلى بضعة أشهر. يشير بلاكستون إلى اختلاف آخر بين تلك الخلايا العضلية في الصحن و xenobots : “يسمح لنا الحمض النووي الريبي بشكل أساسي بتغيير سلوك الخلايا دون تغيير جيناتها. نحن حاليًا لسنا خبراء في الحمض النووي الريبي ، لكننا نخطط للاندماج في مجال البيولوجيا التركيبية ، حيث ينتج العلماء علمًا وراثيًا شديد التعقيد يمكنه بالفعل أداء نشاط حسابي. “وهكذا ، يمكن أن تصبح هذه الخلايا في المستقبل نوعًا من أجهزة الكمبيوتر البيولوجية. ماذا هل الاستخدامات المستقبلية المحتملة ل xenobots؟ لقد قلنا بالفعل أن نماذجنا يمكن أن تتنبأ بسلوك xenobots جيدًا. لكن في بعض الأحيان يتصرفون بطريقة غير متوقعة ، وهذا يساعدنا على فهم الخطأ الذي حدث في تواصلهم ، وكيف يتأثر التواصل بالطريقة التي بنيناها بها. ربما يساعدنا هذا في فهم الأمراض التي تصيب الإنسان ، والتي تتأثر بحقيقة أن الخلايا لا تنتقل إلى المكان الصحيح في عملية تطورها “. Bongard:” تنظيف المكونات البلاستيكية الدقيقة من مصادر المياه هو أحد الاحتمالات. نتحدث في المستقبل عن أسراب من xenobots ستكون قادرة على العمل بشكل تعاوني. هذه تقنية لا تضيف تلوثًا جديدًا للبحر ، لأنها في الواقع خلية ضفدع تتحلل تمامًا بعد الاستخدام. “بالطريقة نفسها ، يمكنك التفكير في تنظيف رواسب الدهون التي تسد الأوعية الدموية. الخلايا صغيرة بما يكفي وقابلة للتحلل البيولوجي بدرجة كافية ، وقد تم بالفعل إثبات فعاليتها في نقل المواد من مكان إلى آخر.” في هذه الحالة ، سيكون من الضروري إنتاجها من الخلايا البشرية وليس من خلايا الضفادع ، وربما من خلايا كل منا ، حتى لا تثير استجابة مناعية. “يمكن للمرء أن يتخيل مستقبلًا سنكون فيه جميعًا الخضوع لخزعة الجلد من وقت لآخر ، ومن خلايانا سيتم تحضير كتل صغيرة من xenobots ، والتي يمكن استخدامها لتنظيف أجزاء مختلفة من الجسم (إذا كان بإمكانك تنظيف الشرايين ، فلماذا لا الأسنان؟) ، وربما أيضًا لتوصيل الأدوية ، وإصلاح الأنسجة التالفة ، والقضاء على عوامل الالتهاب غير الضرورية أو محاربة الغزاة. يقول بلاكستون: ما هو الحيوان في المستقبل البعيد ، “تتركز أحلامي على xenobots بشكل أساسي على كيفية تعليمنا عن الذكاء الاصطناعي. على سبيل المثال ، في غضون سنوات ليست كثيرة سنكون قادرين على بناء أعضاء جديدة للزرع من الخلايا الجذعية. ماذا لو تمكنا من استخدام الذكاء الاصطناعي لأخذ جميع البيانات عن المريض وبناء قلب يناسبهم بشكل أفضل من القلب الأصلي؟ ثم تثار الأسئلة: هل سنشعر بالراحة مع مثل هذا التحسن في جسم الإنسان؟ من هم الأشخاص الذين سيتمكنون من الوصول إلى هذه التكنولوجيا؟ هل ستخلق فجوات كبيرة بين الأغنياء والفقراء؟ “أحلام بونجارد تكمن في مكان آخر.” آمل أن يعطي بحث مثل هذا الناس التفاؤل بشأن المستقبل ، كما يقول. “بأي معنى؟ بمعنى أن معظم مشاكلنا الاجتماعية تأتي من حقيقة أننا نعتقد أننا لا نستطيع تغيير الأفراد أو المجتمعات. لكن كل كائن حي قادر على إحداث تغيير غير عادي ، وتذكرنا xenobots أنه من الممكن التغيير والتغيير بطرق عميقة ومدهشة. “في النهاية ، هل تشعر أنك خلقت الحياة هنا؟ Blackstone:” حتى شخص واحد الخلية على قيد الحياة ، لذا فإن السؤال ليس ما إذا كانت xenobots على قيد الحياة ، ولكن ما إذا كانت حيوانًا. “في الوقت الحالي لا أعتقد ذلك. إنها مجرد خلايا ، مثل خلايا الخزعة. لكنني أعتقد أنه عندما تبدأ في التعامل مع خلايا المخ بهذه القدرات ، فإن الإجابة تكون أقل وضوحًا ، وهناك باحثون يقومون بذلك. أنا متأكد من ذلك إن السؤالين “ما هو الحيوان” و “من أي لحظة يكون لدى الخلايا” عقل الوعي “سيصلان إلى الخطاب العام في السنوات القليلة المقبلة.”