Vedci vytvorili živého biologického robota s nervovými bunkami. Nemá batériu ani čip a pohybuje sa inak než všetky bioboty pred ním
Vedci vytvorili neuroboty zo živých buniek žaby, do ktorých vložili nervové prekurzory. Tie sa vyvinuli na neuróny, prepojili sa s ďalšími bunkami a zmenili ich pohyb aj správanie.
Existujú roboti, ktorí len opakujú pevne naprogramovaný pohyb. Potom sú tu stroje s umelou inteligenciou, ktoré vedia lepšie reagovať na okolie. A potom existuje ešte zvláštnejšia kategória, biologické roboty. Tým sa hovorí bioboty, pretože nevznikajú z kovu, káblov a čipov, ale zo živých buniek.
Vedci teraz prišli s ďalším krokom v tomto vývoji. Vytvorili nové biologické štruktúry, ktoré označujú ako neuroboty. Od bežných biobotov sa líšia tým, že do nich vedci vložili neurónové prekurzory, teda nezrelé bunky, z ktorých sa môžu vyvinúť nervové bunky.
Za celým vývojom stojí tím vedcov okolo Michaela Levina wyss.harvard.edu, ktorý sa už dlhšie venuje biobotom. Tie vznikli z buniek žabích embryí a od začiatku zaujali tým, že sa dokážu samostatne pohybovať vo vodnom prostredí. V predchádzajúcich štúdiách vedci ukázali aj ich schopnosť kinematickej replikácie, teda vytvárania ďalších podobných štruktúr pomocou vlastného pohybu, ale aj reakcie na zvukové podnety. Neskôr sa podobný princíp začal testovať aj na ľudských bunkách, z ktorých vznikli anthroboty, skúmané v laboratórnych podmienkach napríklad pri hojení nervových poškodení.
Práve doterajší vývoj biobotov ukázal, že takéto živé konštrukty môžu mať v budúcnosti oveľa širšie využitie. Vedci uvažujú o tom, že by sa raz dali vytvárať z buniek samotného pacienta a nasadzovať pri opravách poškodenej miechy alebo sietnice. Teoreticky by mohli pomáhať aj pri odstraňovaní usadenín z ciev alebo pri cielenej aplikácii regeneračných látok priamo tam, kde ich telo potrebuje. Zatiaľ však nejde o hotovú liečbu, ale o základný výskum, ktorý ukazuje, ako prekvapivo sa živé bunky dokážu organizovať. Levin zároveň upozorňuje, že podobné systémy pomáhajú pochopiť, čo všetko dokáže jeden genetický základ vytvoriť v úplne novom biologickom prostredí.
Neuroboty môžu byť významným krokom pre biomedicínu, no zatiaľ nejde o malé mozgy v laboratóriu
Doteraz týmto živým robotom chýbal jeden zásadný prvok. Nebol to mozog v ľudskom zmysle slova, ale nervové štruktúry, ktoré by dokázali ovplyvňovať ich správanie. Práve na ich doplnení sa tím zameral. Neuroboty vznikajú tak, že vedci do rozvíjajúcich sa biobotov veľmi skoro vložia prekurzorové nervové bunky. Tie sa potom ďalej vyvíjajú bez toho, aby ich výskumníci museli krok za krokom riadiť. Podľa štúdie sa v tomto prostredí vytvárajú nové typy nervových štruktúr, ktoré sa prepájajú nielen medzi sebou, ale aj s bunkami na povrchu robotov.
Neprehliadni
Zaujímavé je, že medzi cieľové bunky patria aj tie, ktoré priamo súvisia s pohybom. Ide napríklad o multiciliované bunky, teda bunky s drobnými riasinkami, ktoré si môžeš predstaviť ako mikroskopické veslá. Ich pohyb pomáha celému útvaru posúvať sa vo vode. Vedci pozorovali aj prepojenie s pohárikovitými bunkami produkujúcimi hlien, ionocytmi zodpovednými za rovnováhu iónov či malými sekrečnými bunkami, ktoré vytvárajú látky podporujúce činnosť riasiniek. Inak povedané, nervové bunky sa v tomto prípade nevyvíjali izolovane, ale začali zasahovať do fungovania celého živého útvaru.
Samotná výroba neurobotov sa začína z tkaniva embryí žaby Xenopus laevis, ktorá patrí medzi dlhodobo používané modelové organizmy v biológii. Počas krátkej fázy hojenia sa pôvodná štruktúra mení z miskovitého tvaru na guľovitú a práve v tomto momente vedci vložili do jej vnútra nervové prekurzory z iných embryí. Po približne jednom dni boli útvary zahojené a po ďalšom dni sa na ich povrchu objavili bunky zodpovedné za pohyb. Neuroboty sa následne začali spontánne hýbať.
Oproti bežným biobotom boli neuroboty aktívnejšie a pohybovali sa zložitejšie
Na správaní neurobotov sa táto zmena prejavila pomerne výrazne. V porovnaní s bežnými biobotmi boli pretiahnutejšie, aktívnejšie a ich pohyb pôsobil zložitejšie. Vedci zaznamenali aj opakujúce sa pohybové vzory, ktoré sa medzi jednotlivými neurobotmi líšili. To naznačuje, že nervové štruktúry nemusia meniť len to, ako rýchlo sa takýto živý útvar hýbe, ale aj to, akým spôsobom si pohyb organizuje.
Vedci pri testoch použili aj látku pentylenetetrazol, známu pod skratkou PTZ. Ide o chemikáliu, ktorá u zvierat dokáže zvýšiť aktivitu nervovej sústavy tým, že blokuje tlmiace signály v neurónoch. Bežné bioboty po jej podaní spomalili, zatiaľ čo neuroboty reagovali rozdielne. Niektoré sa hýbali menej, iné naopak vykazovali zložitejšie pohybové vzory. Práve tento rozdiel naznačuje, že pridané nervové bunky mohli v niektorých neurobotoch prepisovať správanie celého systému.
Súčasne vedci analyzovali aj génovú expresiu. To zjednodušene znamená, že sledovali, ktoré gény sú v bunkách aktívne a ktoré biologické programy sa v nich spúšťajú. Ukázalo sa, že neuroboty mali aktívnejších viac génov, pričom časť z nich súvisela s vývojom nervového systému. Prekvapivo sa medzi nimi objavili aj gény spájané so zrakovým systémom a spracovaním svetla u žiab Xenopus. To zatiaľ neznamená, že neuroboty „vidia“, ale naznačuje to možnú, ešte neoverenú súvislosť s reakciou na svetelné podnety.
Ak sa tieto zistenia potvrdia aj na úrovni proteínov a jednotlivých buniek, môže to znamenať, že sa v neurobotoch tvorí základ zložitejšieho senzorického systému. Vedci by potom mohli skúmať, či dokážu reagovať na svetlo a či sa ich správanie dá riadiť vonkajšími podnetmi. Donald Ingber zároveň upozornil, že ide o výskum, ktorý presahuje bežné hranice biológie aj medicíny. Bioboty a neuroboty totiž otvárajú úplne novú výskumnú oblasť, ktorá môže ukázať nielen to, ako funguje život, ale aj to, ako by sa dali v budúcnosti opravovať poškodené tkanivá.
Najzaujímavejšia otázka preto neznie, či vedci vytvorili malého živého robota s mozgom. Nevytvorili. Oveľa dôležitejšie je niečo iné. Ak sa nervové bunky dokážu spontánne usporiadať a začať fungovať aj v tele, ktoré nikdy neexistovalo v evolúcii, potom možno stále netušíme, aký veľký tvorivý priestor majú samotné bunky.
