تصنيع روبوتات من خلايا ضفدع تؤدي المهام وتتكاثر

تمكن باحثون من جامعة ڤرمونت الأميركية University of Vermont من إنتاج روبوتات مصنوعة من خلايا حية من ضفادع القيطم الإفريقي Xenopus laevis، حيث بمقدور هذه الروبوتات إنجاز المهام، ونظريًا تستطيع والتكاثر وإصلاح نفسها عند العطب، وتمت تسميتها على اسم الضفدع زينوبوت xenobot. وقد تم تكوينها بمزج خلايا جلد وخلايا من عضلة القلب جاءت من مراحل جنينية مبكرة من الضفادع.

ولكن رغم التركيب الوراثي لها، إلا أنها ليست ضفادع. فقد تم هندسة هذه الخلايا لتنجز مهمات كدفع الأشياء وتحريكها وحملها، وعند تصميمها بشكل ملائم تستطيع كذلك أن تتكاثر. وقد استرشد المصممون بخوارزمية تطورية evolutionary algorithm تحاكي عملية الانتخاب الطبيعي، وذلك مثلًا عبر تحديد مهمة، مثل الحركة في بعد واحد، ثم ترك الحاسوب يقوم بمحاكاة تجميع الخلايا بصور مختلفة مرارًا وتكرارًا إلى أن تتمكن إحدى نواتج ذلك من القيام بالمهمة بنجاح.

ويقول جوشوا بونغارد Joshua Bongard أحد المشاركين في البحث من جامعة ڤرمونت:

هذه آلات حية مستحدثة، وهي ليست روبوتات بالمعنى التقليدي، كما أنها ليست نوعًا من الحيوان، إنما هي صنف اصطناعي جديد من الأشياء: هي كائن حي قابل للبرمجة.

يضيف زميله مايكل لڤين Michael Levin من جامعة تفتس Tufts:

عندما تنظر إلى الخلايا التي نبني منها هذه الزينوبوتات وتجدها من الناحية الوراثية ضفادع، فالدنا فيها هو مئة في المئة من الضفادع، لكنها الزينوبوتات ليست ضفادع. مما سيدفعك للسؤال: ماذا عسى هذه الخلايا أن تبني غير الضفادع؟

لا زال حجم هذه الكائنات مجهريًا يتراوح بين 650 و750 جزء من مليون من المتر، ومن التطبيقات المحتملة مستقبلًا تطوير نسخ منها قادرة على إيصال الدواء في جسد المريض أو تنظيف الملوثات من البحر.

وفي دراسة لاحقة تم نشر نتائج عن قدرة الزيتوبوتات على التكاثر الحركي kinematic replication، وهو أمر شوهد على المستوى الجزيئي ولكن ليس على هذا المستوى قبل الآن. يقول أحد مؤلفي الدراسة سام كريغمن Sam Kriegman من جامعة تفتس:

إن خلايا الضفدع هذه تتكاثر بطريقة تختلف جدًا عن تكاثر الضفادع، ولم يعرف العلم حيوانًا أو نباتًا يتكاثر بهذه الطريقة…

كان النوع المتكاثر يموت فور التكاثر، مما دفع الفريق للعودة إلى برنامج الذكاء الاصطناعي للتغلب على هذا المسألة، وبعد مليارات المحاكات توصل الذكاء الاصطناعي لنموذج صالح. يضيف كريغمن:

طلبنا من الحاسوب الفائق supercomputer في جامعة ڤرمونت التوصل إلى أسلوب تعديل شكل الجيل الأم، فتوصل بعد شهور من الحسابات إلى بعض التصاميم الغريبة ومن ضمنها تصميم يشابه لعبة پاكمان Pac-Man.. وهو تصميم غير بديهي على الإطلاق. شكله بسيط، لكنه ليس شكلًا يمكن لمهندس بشري التوصل إليه. ما سبب وجود فم صغير؟ لماذا لم يكونوا خمسة أفواه؟ أرسلنا التصميم للشخص القائم على البناء فقام ببناء الزينوبوتات الأم المشابهة للپاكمان. قامت الأمهات ببناء الأطفال، والأطفال قاموا ببناء الأحفاد، والذين بدورهم بنوا أبناء الأحفاد، وهؤلاء بنوا أحفاد الأحفاد.

الدراسة الأصلية هنا:

A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms

الدراسة اللاحقة عن التكاثر الحركي هنا:

Kinematic self-replication in reconfigurable organisms

نقلًا عن IFLSciece وIFLScience