Xenobot w walce z ludzką kruchością? Nowy rok może przynieść przełom

Peter Sloterdijk w wywiadzie, którego przed świętami udzielił niemieckiej gazecie Handelsblatt powiedział, że poprzez ukierunkowaną ewolucję może wkrótce powstać więcej sztucznego życia niż obecnie wymiera życia naturalnego. Bez oceny czy to dobrze, czy źle, przyjrzyjmy się noworocznie nadziei, jaką nauka pokłada w xenobotach. Czy xenobot może stać się bronią, która zwalczy groźne choroby, pandemię i przedłuży nam życie?

Xenobot został zaprezentowany po raz pierwszy na świecie w ubiegłym roku. Jest to więc wciąż bardzo świeże odkrycie. Mimo to warto przyjrzeć się bliżej tym maleńkim robotom stworzonym przy pomocy komórek pobranych od żab. Jak mówi, wspomniany już, Peter Sloterdijk interakcje między technologią a ludźmi są tak dynamiczne, spiralne i sprzeczne, że nawet światowy interpretator, taki jak filozofujący autor bestsellerów, czasami czuje się jak wyrocznia. Owszem, rozwój nauki pędzi w niespotykanym dotąd tempie. Nowoczesne technologie rozwijają się tak szybko, że nawet naukowcy, którzy pracują nad ich udoskonalaniem doświadczają niesłychanych zadziwień i olśniewających rezultatów.

Xenobot i jego wczesne wnuki

Gdy w 2020 roku zaprezentowano pierwszy na świecie xenoboty, to te biologiczne automaty potrafiły tylko się poruszać i przenosić niewielkie ładunki w określone miejsce. Prace postępowały błyskawicznie, więc po kilku miesiącach te malutkie roboty stały się szybsze i bardziej zwrotne. Zaczęły nawet wykonywać złożone zadania w grupach. Wyposażono je w coś na kształt pamięci. Teraz naukowcy poinformowali, że xenoboty potrafią się replikować. Aż trudno w to uwierzyć, a jednak okazało się to możliwe. Xenoboty, które zostały zbudowane przy pomocy komórek macierzystych serc i skóry pobranych z embrionów platan szponiastych – żab żyjących w środkowej i południowej Afryce – po roku udoskonalania ich funkcji, już potrafią się rozmnażać. Mają dzieci i wnuki. Nie są to więc tradycyjne roboty. To nowa klasa żywych, programowalnych organizmów.

Jak to się w ogóle zaczęło? Pierwszy xenobot został zaprojektowany na superkomputerze na University of Vermont. Zbudowali go i przetestowali biolodzy z Tufts University. Wykorzystali algorytm, który wirtualnie łączył ze sobą komórki żabich serc i skóry w różnych konfiguracjach, by osiągnąć zadanie, jakie wyznaczyli im badacze, np. poruszanie się w jednym kierunku. Całą operację można porównać do zabawy klockami Lego. Komputer wciąż składał kilkaset symulowanych komórek w niezliczone kształty. I tak osiągnął cel.

Czytaj także:
Humanoidalny robot Elona Muska. Czy czeka nas bunt maszyn?
Czy Big data zrobi rewolucję w medycynie?
Metawersum, czyli utopia możliwa

Jak działały algorytmy?

W oparciu o podstawowe zasady biofizyki naukowcy sprawdzali, co mogą zrobić pojedyncze komórki skóry i serca. Udoskonalali wersje, które odniosły sukces, odrzucali resztę. Słowem – oddzielali ziarno od plew. Tak powstały dwie generacje xenobotów, które potrafią wykonywać nawet złożone zadania. I tworzą nowe wersje samych siebie. Nie dzieje się to jednak za pomocą technik reprodukcyjnych, które można zaobserwować w biologicznych formach życia. Tak jak xenoboty, nie rozmnaża się żadne zwierzę ani roślina.

Aby wyjaśnić ten fenomen przypomnijmy, że pierwsze xenoboty miały szerokość około jednego milimetra i składały się z 500 – 1000 komórek. Późniejsze wersje stały się o wiele doskonalsze. Były już o połowę mniejsze. Jak powstały? Naukowcy pobrali komórki macierzyste z embrionów afrykańskiej żaby i pozwolili im na samoorganizację. Oddzielenie ich od miejsc w rozwijającym się zarodku komórki spowodowało, że zaczęły organizować się w sferoidy. Część z nich po kilku dniach stworzyła rzęski. Coś na kształt maleńkich włosów, dzięki którym nowe xenoboty zyskały zdolność poruszania się w przód, w tył, aż wreszcie mogły wykonywać obrót.

Kiedy umieszczono je w naczyniu laboratoryjnym, gdzie znajdowały się komórki macierzyste platan szponiastych, które potrafią różnicować się w komórki dowolnego typu, ich ruch rozpoczął gromadzenie luźnych komórek macierzystych. Gdy wystarczająca liczba tych komórek została ułożona razem, zagregowana grupa około 50 z nich stała się rodzajem potomstwa xenobota, zdolnego do samodzielnego poruszania się. Obecne w roztworze luźne komórki macierzyste powieliły obecną w ich środowisku formę. I nie było tu żadnej inżynierii genetycznej. Komórki nie potrzebowały do tego instrukcji.

Jak to wyjaśniają naukowcy pracujący nad eksperymentem? Uważają, że syntetyczne wielokomórkowe zespoły mogą replikować się, kompresując zdysocjowane komórki w samokopie, które będą spełniały funkcje, jakie im się powierzy. Jest to forma utrwalania niespotykana wcześniej w żadnym organizmie. Nie ewoluowała przez tysiąclecia, lecz pojawiła się spontanicznie, w ciągu paru dni.

Xenobot, czyli przyśpieszona ewolucja

Przewagą „biologicznych robotów” jest to, że podobnie jak tradycyjne mogą zostać zaprogramowane do osiągania określonego celu, ale po wykonaniu swojego zadania ulegają naturalnemu rozkładowi.

Zdaniem ich twórców, naukowców z University of Vermont oraz Tufts University, w przyszłości xenoboty mogą zostać wykorzystane w ekologii np. do rozkładania plastiku w oceanach oraz toksycznych substancji. Wielkie nadzieje ma też świat medycyny, bo wszystko wskazuje na to, że xenoboty już niedługo będą potrafiły precyzyjnie dostarczać leki do wybranych miejsc w organizmie i czyścić złogi w naczyniach krwionośnych.

Nie czują bólu, bo nie mają układu nerwowego. Ponadto nie oddychają. Do tego nie konsumują i są w pełni kodowalne, współpracują z komputerem. Z etycznego punktu widzenia na horyzoncie nie pojawiają się prawie żadne kontrowersje związane z ich powstawaniem. Mimo to warto zadać sobie pytanie – bo to przecież nadal coś na kształt robota. A co będzie, jeśli się zbuntuje? Czy xenoboty mogą ze sobą walczyć? Być może pytanie to pojawia się w ludzkim mózgu, bo słowo „walka” w pewnym stopniu jest przypisane ludzkiej naturze. Naukowcy wątpią, by stało się tak w przypadku maleńkich pomocników, które służyć mają ludzkości. Gdyby jednak zaczęły rozrabiać, trzeba by było je unicestwić. Jak? Tutaj pomóc może także komputer.

– Okazuje się, że wszystkie komórki (nie tylko nerwy) w ciele komunikują się ze sobą za pomocą sygnałów elektrycznych – mówi Michael Levin, dyrektor Centrum Biologii Regeneracyjnej i Rozwojowej w Tufts.

– W filmie poklatkowym byliśmy w stanie posłuchać wszystkich rozmów, które prowadzą ze sobą komórki. Komunikują się ze sobą, kto będzie głową, ogonem, kto lewy, kto prawy, kto będzie tworzył mózg, oczy itd. Tak właśnie oprogramowanie pozwala tym żywym systemom osiągnąć określone cele: zbudowanie zarodka czy regenerację nogi. Można w ten sposób jednej komórce macierzystej zlecić stworzenie oka, a ona zwerbuje pozostałe i przekaże plan budowy.

Kiedyś żyły 7 dni do wyczerpania zapasów żółtka. A teraz?

W zbliżającym się nowym roku 2022 stoimy przed wielką szansą. Całkiem możliwe, że będziemy już mówić xenobotom, jakim organem mają się stać.

– Pracujemy nad zrozumieniem tej właściwości: replikacji. Świat i technologie szybko się zmieniają. Dla całego społeczeństwa ważne jest, abyśmy badali i rozumieli, jak to działa – mówił niedawno w wywiadach Joshua Bongard, informatyk i ekspert w dziedzinie robotyki z Uniwersytetu Vermont, współautor badań.

Xenoboty potrafiące się powielać „nie są dla niego tym, co nie pozwala mu zasnąć w nocy. Tym, co stanowi zagrożenie, jest następna pandemia, przyspieszające niszczenie ekosystemów przez zanieczyszczenia czy nasilające się zagrożenia wynikające ze zmian klimatycznych”. – To idealny system do badania samoreplikujących się systemów. Mamy moralny imperatyw zrozumienia warunków, w jakich możemy go kontrolować i nim kierować – przekonywał.

Xenobot może być jednak wykorzystany jako broń biologiczna, bo przecież po przecięciu go na pół, szybko się regeneruje. W świecie pełnym przemocy, walki mocarstw o wpływy na kontynentach, takie zagrożenia należy brać pod uwagę. Zdolności regeneracyjne xenobota mogą być użyte do przedłużenia życia ludzkiego, walki z pandemią, a także ratowania naszych ukochanych zwierząt. Mogą też służyć tym, którzy cudzego życia nie szanują. Z tej perspektywy szczególnie ważne jest w czyich rękach pozostawać będzie dostęp do najnowocześniejszych technologii. I kto te ręce będzie kontrolował.

Rok 2022 może więc przynieść przełom w wykorzystaniu xenobotów. Naukowcy są blisko wprowadzenia ich do medycyny regeneracyjnej. Niewykluczone, że już pod koniec przyszłego roku będą w stanie powiedzieć kolekcji komórek, aby zrobiły to, czego się od nich oczekuje. Wtedy mielibyśmy rozwiązanie na urazy, wady wrodzone, nowotwory, a nawet starzenie się. Jeśli wciąż wydaje wam się filmem science fiction, widok odrastającej ręki lub nogi albo pałaszowanie przez xenobota złośliwego raka czy czyszczenie ciała z wirusa, możecie się mocno zdziwić. I to jeszcze za waszego życia.