احمق های عجیب و غریب جدید ممکن است در نگاه اول به دلیل شباهتشان به Pac-Man جالب به نظر برسند، اما شباهت آنها به این قهرمان بازی های ویدیویی شاید کمترین چیز برای آنها عجیب باشد. این موجودات رباتیک غیرمعمول بخشی از چیزی است که محققان در یک مطالعه جدید در سال گذشته نشان دادند: روبات‌هایی که برای اولین بار در جهان کاملاً با کمک سلول‌های زنده ساخته شدند. جاشوا بونگارد، دانشمند کامپیوتر و روباتیک در دانشگاه ورمونت در آن زمان، گفت: «اینها ماشین‌های زنده جدید هستند.
اکنون Bongard و همکارانش وارد مرحله بعدی شده اند و به زنبورهای عسل توانایی تولید مثل و ایجاد نسخه های جدید از خود را می دهند. در این حالت خودتکثیر از طریق نوع تکنیک های تولیدمثلی که معمولاً در موجودات زنده معمولی مشاهده می کنیم به دست نمی آید.
محققان دریافتند که اگر تعداد کافی لانه زنبوری را در یک ظرف آزمایشگاهی در کنار یکدیگر قرار دهند، حرکت دسته جمعی آنها سلول های آزاد قورباغه را که در محلول شناور هستند، متحد می کند.
هنگامی که تعداد کافی از این سلول ها جمع آوری شود، توده ای از حدود 50 سلول به طور طبیعی به فرزندان لانه زنبوری تبدیل می شود که می تواند به طور مستقل شنا کند و فرزندان خود را ایجاد کند.
این پدیده که تکثیر خود به خود جنبشی یا حرکتی نامیده می شود، قبلاً در انواع دیگر مدل ها و ماشین های مولکولی مشاهده شده بود، اما در سیستم های زنده چند سلولی مانند لانه زنبوری مشاهده نشده بود. محققان در مقاله جدیدی در توضیح این موجودات قابل بازیافت می گویند:
ما دریافته‌ایم که مجموعه‌های چند سلولی جنبشی همچنین می‌توانند نسخه‌های کاربردی خود را با حرکت و فشرده‌سازی سلول‌های آزاد در محیط خود ایجاد کنند. این شکل از جاودانگی، که قبلاً هرگز در هیچ موجودی مشاهده نشده بود، خود به خود در عرض چند روز رخ می دهد. برای هزاران سال رشد نکنید.
شبیه‌سازی (سمت چپ) یک سیستم خود-تکثیر شونده واقعی (راست) را در شرایط آزمایشگاهی پیش‌بینی می‌کند
محققان برای ساخت ربات‌های خودتکثیر شونده، سلول‌های بنیادی پرتوان از پوست جنین قورباغه آفریقایی (Xenopus laevis) و آنها را در سرم نمکی قرار دهید. در طی این فرآیند، تعدادی سلول در یک موجود کروی گرد هم آمدند و مژک ها در سطح بیرونی آن تشکیل شدند و به آن اجازه حرکت دادند.
هنگامی که دوازده ارگانیسم نسل اول به ظرف دیگری با سلول‌های بنیادی آزاد منتقل شدند، حرکت این موجودات سلول‌های بنیادی آزاد را در توده‌هایی جمع کرد که نسل جدیدی از موجودات را تشکیل دادند که همان رفتار را تکرار می‌کردند. با این حال، زمانی که همان سلول های بنیادی به تنهایی در محلول رها شدند، به هم نرسیدند. این نشان می دهد که حرکت اولیه زانوهای اجداد برای خلق نسل بعدی ضروری است.
محققان در مقاله خود توضیح می دهند که این رفتار بازتولید خود، که رفتاری است که قبلاً در گیاهان یا حیوانات دیده نشده بود، بدون اصلاح ژنتیکی قابل دستیابی است. این نشان می‌دهد که چگونه مولکول‌های بیولوژیکی می‌توانند در پاسخ به محیط سازگار شوند و تغییر کنند.
تصویر رنگی لانه زنبوری (قرمز) و سلول های بنیادی آزاد که کنار هم چیده شده اند (سبز)
محققان با استفاده از هوش مصنوعی برای شبیه‌سازی شرایطی که می‌توانند رفتار بازتولید خود را افزایش دهند، دریافته‌اند که می‌توانند این پدیده را تقویت کنند. توضیح می دهند:
شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که برخی از فرم‌ها اندازه جرم و چرخه‌های تولید مثل را بهبود می‌بخشند، در حالی که برخی دیگر آن را کاهش می‌دهند یا از خود تکراری جلوگیری می‌کنند. برخی از اشکال هندسی، اما نه همه، بهتر از اشکال کروی بودند.
از این گذشته، این اشکال گرد (که اساساً به صورت سه بعدی بسته بندی شده اند) بهترین کاندید برای تجمع سلول های قورباغه آزاد در قالب موجودات جدید بودند و تغییرات در محیط (دیوارهایی که حرکت لانه زنبوری را محدود می کردند) نیز به این روند کمک کردند. .
در حالی که ما هنوز در مراحل اولیه کار با روبات های زنده هستیم، محققان می گویند که اگر بتوانیم نحوه کار آنها را درک کنیم و وظیفه مناسب آنها را پیدا کنیم، روزی موجودات غیرعادی می توانند کارهای مفیدی انجام دهند. محققان می‌گویند: «این نهادها می‌توانند به بهبود فناوری‌های آینده و کاهش نیاز به راهنمایی خارجی کمک کنند». “زندگی پر از رفتارهای شگفت انگیز است فراتر از آنچه می بینیم در انتظار کشف شدن است.”
این یافته ها در مجله PNAS گزارش شده است.