V roku 2020 sa vedcom podarilo zostrojiť prvé živé miniatúrne roboty. Odvtedy vývoj pokročil: xenoboty sú nielen technicky vzaté živé, ale dokážu sa aj samy rozmnožovať, spolupracovať a hojiť sa.
Výskumníci z Vermontskej a Tuftsovej univerzity v USA vytvorili v roku 2020 miniatúrne biologické stroje z kmeňových buniek afrického druhu žaby, pazúrnatky vodnej (Xenopus laevis – preto názov xenoboty). V telách xenobotov neboli nijaké elektronické súčiastky, napriek tomu nebolo pochýb, že tieto v laboratóriu vypestované kúsky živej hmoty nie sú živočíchmi (pozri Quark 1/2021).
Prvá generácia
Základné stavebné prvky xenobotov boli navrhované a modelované superpočítačom. Počítač vyberal návrhy, ktoré sa v simuláciách najlepšie osvedčili, a fliačiky živej hmoty sa potom pomocou miniatúrnych nástrojov vyrezali do navrhnutých tvarov. Mikroskopické roboty žijú v sladkej vode s teplotou 40 až 80 stupňov Celzia, pozostávajú z približne 5 000 buniek a majú veľkosť približne 0,7 milimetra.
Xenoboty prvej generácie obsahovali vopred pripravený zdroj výživy vrátane bielkovín a tukov, ktorý ich dokázal uživiť približne týždeň. Ich život pozostával z jednoduchého pohybu v sladkej vode s teplotou od 40 do 80 stupňov Celzia. Niektoré vydarenejšie exempláre vedci dokázali vyzbrojiť miniatúrnymi kliešťami či kauterizačným perom. Roje miniatúrnych robotov by tak mohli napríklad dopravovať liečivá priamo do cieľových buniek v ľudskom organizme, alebo tam dokonca vykonávať liečivé zákroky.
Pri pohybe prvých xenobotov spolupracovali srdcové kmeňové bunky schopné rytmických kontrakcií s pasívnymi, ale pevnými kožnými bunkami, ktoré tvorili ochrannú vrstvu. Najviac nás zaujíma otázka, ako bunky spolupracujú pri výrobe špecifických funkčných štruktúr, citoval pred rokom magazín Wired biofyzika Tuftsovej univerzity Michaela Levina. Po zodpovedaní tejto hádanky bude podľa neho možné pokročiť k hľadaniu odpovedí na ešte tajomnejšiu otázku: čo ďalšie ešte môže byť bunka ochotná vytvoriť.
Živá stavebnica
Nové generácie xenobotov si samy zostavujú telo z jednotlivých buniek, nepotrebujú na pohyb svalové bunky, a dokonca vykazujú schopnosť zaznamenávať informáciu. Pohybujú sa rýchlejšie, orientujú sa v rôznych prostrediach, majú dlhšiu životnosť ako prvá generácia, majú schopnosť spolupracovať v skupinách a v prípade poškodenia sa samy liečiť.
Podľa článku publikovaného na stránkach Tuftsovej univerzity biológovia tentoraz vzali kmeňové bunky z embryí Xenopus laevis a namiesto toho, aby ich ručne tvarovali ako pred rokom, nechali ich samovoľne sa zostaviť a narásť do sféroidov. Niektoré z buniek sa po niekoľkých dňoch diferencovali a začali produkovať riasinky, ktoré sa pohybujú dopredu a dozadu alebo sa otáčajú špecifickým spôsobom. Namiesto ručne tvarovaných srdcových buniek dávajú riasinky novým robotom nohy, ktoré im umožňujú rýchlo sa pohybovať. Pri žabe alebo u človeka by sa riasinky bežne nachádzali na povrchoch slizníc, napríklad v pľúcach, aby pomáhali vytláčať patogény a iný cudzí materiál. Xenoboty ich používajú na rýchly pohyb.
Sme svedkami toho, ako si bunkové zhluky budujú rudimentárne nové telo, ktoré sa úplne odlišuje od svojho predvoleného – v tomto prípade žaby – napriek tomu, že majú úplne normálny genóm, citovala stránka Tuftsovej univerzity M. Levina. V žabom embryu bunky spolupracujú, aby vytvorili žubrienku. Tu vidíme, že bunky môžu použiť svoj geneticky zakódovaný hardvér, ako sú riasinky, na nové funkcie, napríklad na pohyb. Je úžasné, že bunky môžu spontánne preberať nové úlohy a vytvárať nové telesné plány a správanie bez dlhého obdobia evolučného výberu týchto funkcií.
R, foto Pixabay
Článok vznikol v spolupráci s NEXTECH.
