دانشمندان اولین ربات بیولوژیکی جهان را تنها با استفاده از سلول‌های زنده ساختند!

دانشمندان به تازگی اعلام کرده‌اند که با استفاده از الگوریتم‌ها و دست‌کاری‌های ویژه، اولین ربات بیولوژیکی جهان با به‌کارگیری سلول‌های بنیادی ساخته شده است. در ادامه با گجت نیوز همراه باشید تا این اتفاق شگفت‌انگیز را دقیق‌تر مورد بررسی قرار دهیم.

اولین ربات بیولوژیکی دنیا، تنها با استفاده از سلول‌های بنیادی و به صورت صد درصدی از سلول‌های زنده ساخته شده است. محققان اخیرا اعلام کرده‌اند که با استفاده از پیکربندی‌هایی ساخته شده توسط الگوریتم‌ها و دست‌کاری‌های انسانی، مسیر طبیعی رشد و پیشرفت سلول‌های بنیادی یک جنین قورباغه به‌ گونه‌ای تغییر داده شده‌ که امکان ساخت یک ربات کاملا زیستی فراهم شود.

سازندگان این ربات بیولوژیکی مخلوقات خود را زنوبات (xenobots) نامیده‌اند و گفته شده که به صورت کلی این ربات‌ها، توده‌هایی زیرمیلی‌متری و کوچک هستند که از چیزی در حدود 500 تا 1000 سلول زنده تشکیل شده‌اند. در آزمایش‌های انجام شده این ارگانیسم‌ها در ظرف آزمایش به سرعت جابه‌جا می‌شوند و درکنار حفظ نظرم خود، توانایی حمل بارهای بسیار کوچک را هم دارند. این ربات‌های بیولوژیکی با هیچ یک از ارگانیسم‌هایی که تا به امروز ساخته شده‌اند، قابل مقایسه نیستند.

دانشمند علوم کامپیوتری و رباتیک، جاشوا بونگارد (Joshua Bongard) که در تحقیقات ساخت این ارگانیسم زنده سهیم بوده، می‌گوید که می‌توان این محصول را در استفاده‌هایی همچون داروهای هوشمند، درمان‌های محیطی و بسیاری از کاربردهای دیگر به کار بست و این نوع ربات بیولوژیکی در نوع خود ماشینی منحصر به فرد است. آن‌ها نه به ربات‌های معمولی شباهت دارند و نه جزئی از انواع جانداران موجود در طبیعت هستند؛ می‌توان گفت که نوع جدیدی از مصنوعات ساخت بشر معرفی شده که ارگانیسمی زنده و قابل برنامه‌ریزی است.

برای ساخت زنوبات‌ها از یک ابرکامپیوتر استفاده شد و همچنین الگوریتمی به کار گرفته شد که می‌توانست هزاران سلول قلب و پوست قورباغه را درست مثل تکه‌های لگو، در سیستم‌هایی مختلف کنار یکدیگر بگذارد و نتیجه به دست آمده را شبیه‌سازی کند.

ویدیو منتشر شده از ربات بیولوژیکی

در جریان تحقیقات، ابتدا دانشمندان یک نتیجه دلخواه را در الگوریتم قرار می‌دادند و به ابرکامپیوتر این فرصت داده می‌شد که ترکیبی کاربردی برای رسیدن به هدفی مثل قابلیت نقل و انتقال را به وجود آورد. هزاران ترکیب مختلف با درجه‌های موفقیت گوناگون توسط الگوریتم ساخته شدند و محققان در هر مرحله ترکیبات غیرقابل‌قبول یا کم‌کاربرد را حذف می‌کردند و به الگوریتم فرصت داده می‌شد تا طرح ارائه داده شده در مراحل اولیه را بهبود ببخشد.

این مراحل تا جایی ادامه داشت که هر ترکیب به بهترین حالت ممکن رسید و در آخر هم پژوهشگران بهترین طرح‌ها را با استفاده از سلول‌های بنیادی گونه‌ای از قورباغه‌های چنگک‌دار آفریقایی با نام “Xenopus laevis” عملی کردند؛ پروسه‌ای بسیار زمان‌بر و دشوار که به کمک انبرک‌ها و الکترودهای میکروسکوپی انجام شد.

وقتی که سلول‌ها سر هم شدند، طرح‌های عملی شده توانایی جابه‌جایی را داشتند؛ سلول‌های پوستی به عنوان نوعی اسکلت اولیه برای نگه‌داشتن همه چیز در کنار هم عمل می‌کردند و سلول‌های قلب هم با هر تحریک خارجی و منقبض شدن، ربات بیولوژیکی را به جلو می‌راندند.

این ماشین‌های بیولوژیکی برای یک هفته در محیطی آبی به صورت خودکار جابه‌جا می‌شدند و محققان مشاهده کردند که بدون اضافه کردن ماده غذایی، ربات‌های ساخته شده قادر به استفاده از منابع طبیعی خود بودند. در یکی از طراحی‌ها هم سوراخی در وسط ربات ایجاد شده بود تا از اصطکاک به وجود آمده در هنگام جابه‌جایی کاسته شود؛ این سوراخ بعدها به عنوان محلی برای جابه‌جایی بار در نظر گرفته شد و طرح‌های دیگری توسط الگوریتم ساخته شدند که به ربات امکان جابه‌جایی اشیا میکروسکوپی را به کمک سوراخ می‌دادند.

زنوبات‌ها در دنیای واقعی هم قابلیت جابه‌جایی بار را داشتند و در یک تست، وقتی محیط قرارگیری ربات‌ها پر از ذرات مختلف شده بود، این ارگانیسم‌های شگفت‌انگیز با حرکت دایره‌ای شکل و هماهنگ توانستند ذرات موجود را در نقطه‌ای مشخص جمع‌آوری کنند.

مایکل لوین (Michael Levin)، بیولوژیستی از دانشگاه تافتس می‌گوید که سلول‌های به کار رفته در ساخت اولین ربات بیولوژیکی جهان از جنین قورباغه گرفته شده‌اند و دی ان ای آن‌ها کاملا مربوط به این جاندار است؛ با این وجود ارگانیسم‌ها هیچ شباهتی به قورباغه‌ها ندارند و این مسئله نشان می‌دهد که توانایی سلول‌ها برای ساخت ارگانیسم‌های مختلف و ارتباط‌گیری با یکدیگر شگفت‌انگیز است.

البته با وجود استفاده از کلمه «زنده» در توصیف این ربات‌ها، برخی محققان گفته‌اند که چون سلول‌های مورد نظر توانایی تکامل، تولیدمثل و یا تکثیر را ندارند، نمی‌توان آن‌ها را زنده قلمداد کرد. وقتی هم که مواد غذایی ربات‌های بیولوژیکی تمام می‌شد، ارگانیسم‌ها تبدیل به توده‌هایی از سلول‌های مرده می‌شدند که این مسئله خود نشان دهنده مزیت این ربات‌ها نسبت به تجهیزات پلاستیکی و یا فلزی است.

از طرف دیگر وضعیت کنونی تحقیقات هنوز محدود به ساخت ربات‌هایی بی‌آزار است، با این وجود گفته شده که پتانسیل زیادی برای ساخت سلاح‌های بیولوژیکی و یا به کار بستن سلول‌های عصبی و ایجاد آثار مخرب با استفاده از ربات‌های مورد نظر وجود دارد. این بحث نیاز به قانون‌گذاری و بررسی موضوع از لحاظ پارامترهای اخلاقی را نشان می‌دهد، اما در عین حال نمی‌توان پتانسیل‌های مثبت چنین پیشرفت‌های علمی را نادیده گرفت.

لوین در همین رابطه می‌گوید که به عنوان مثال می‌توان نوعی ربات بیولوژیکی را ساخت که پلاک‌های شکل‌گرفته در عروق بیماران قلبی را می‌تراشد یا ارگانیسمی را به وجود آورد که توانایی جمع کردن میکروپلاستیک‌های اقیانوسی و یا از بین بردن مواد آلوده به رادیواکتیو در محیط‌های مختلف را داشته باشد. چنین زمینه‌های پیشرفتی باعث می‌شوند که حوزه ربات‌های بیولوژیکی توجه بسیاری از محققان و پژوهشگران را به خود جلب کند.

مقاله مربوط به تحقیقات شگفت‌انگیز لوین و همکارانش در ژورنال “PNAS” به چاپ رسیده و تیم دانشمندان کد منبع الگوریتم مورد استفاده خود را هم در دسترس عموم قرار داده‌اند.