В 2020 году учёные из Вермонтского университета и Университета Тафтса создали первых в мире живых роботов, которые состоят из стволовых клеток гладких шпорцевых лягушек Xenopus laevis. Спустя год исследователи обнаружили, что ксеноботы научились самовоспроизводиться.

За миллиарды лет существования Земли организмы освоили несколько методов размножения, начиная почкованием, распространённым среди растений, и заканчивая молекулярным паразитизмом, свойственным вирусам. Ксеноботы не являются роботами по своей природе: с электромеханическими устройствами их связывает возможность программирования поведения и чёткая архитектура. Впрочем, учёные более склонны считать их новой формой жизни, а способность к самовоспроизведению является одним из аргументов в пользу этого мнения.

Более подробно о процессе создания и архитектуре биороботов вы можете почитать тут. Год назад учёные не остановились на совершенствовании «дизайна» и развитии новых конфигураций. Продолжая наблюдения за живыми роботами в лабораторных условиях, они заметили, что при передвижении в питательной среде ксеноботы наталкиваются на отдельные стволовые клетки и «узнают» их. Самое удивительное, что при этом они могут резко менять траекторию движения, собирая свободные клетки в группу. Без внешнего воздействия стволовые клетки инертны, однако в такой «куче» они начинают активно слипаться, и спустя несколько дней появляется новый биоробот. Затем «новорождённые» ксеноботы точно также отправляются странствовать по лабораторному сосуду, собирая свои новые копии. По словам учёных, данный феномен называется спонтанным кинематическим самовоспроизведением. Подобные процессы прежде наблюдались в молекулярных машинах, однако у живых клеток они зафиксированы впервые.

 Профессор биологии Майкл Левин считает, что данное открытие поистине удивительно. Его коллеги преуспели в создании новых органических алгоритмов: благодаря им стволовые клетки лягушек, которые должны были стать клетками кожи и сердечной мышцы, обрели свободу самореализации и научились взаимодействовать в условиях, кардинально отличающихся от стандартной анатомии земноводных. Год назад исследователи поражались тому, как ксеноботы поддавались программированию и выполняли простые задачи, а теперь эти существа продемонстрировали возможности реальных биологических объектов. Более того, биороботы с абсолютно неизменённым геномом лягушки выбрали совершенно новый способ размножения, не свойственный каким-либо животным или растениям.

Впрочем, не всё так просто. Стандартные ксеноботы в среднем состоят из 3000 клеток, которые могут самостоятельно воспроизводиться, однако с каждым «поколением» их способность к размножению ослабевает. При помощи суперкомпьютера исследователи вывели наиболее эффективную для этой задачи форму «родителей». Оказалось, что миниатюрные подобия Пакмана справляются с ней лучше всего, увеличивая количество новых поколений. Именно подвижный «рот» служит ключевым инструментом группировки свободных стволовых клеток. Увы, с каждым поколением ксеноботы постепенно уходят от заданной формы, что негативно сказывается на масштабах самовоспроизведения.

Один из авторов исследования Джошуа Бонгард заявил, что появление первых самовоспроизводящихся биороботов не является фактором биологической угрозы и не представляет опасности для человечества. Более того, их существование поможет учёным изучить новую грань природы процессов размножения и найти им применение в реальном мире. Пока что ксеноботы представляют собой «кашу» из стволовых клеток лягушек, которая не может существовать за пределами лабораторий, однако их свойства представляют огромный интерес для множества научных отраслей. В частности, изучение клеточной биологии на их основе перспективно для задач регенеративной медицины, в рамках которой учёные надеются научиться программировать клетки внутри живого организма для восстановления тканей после травм, устранения врождённых дефектов, лечения онкологических заболеваний и обращения старения.