หุ่นยนต์ชีวภาพ ‘Xenobots’ เพิ่มจำนวนด้วยตัวเอง ด้วยวิธีที่ไม่เคยพบมาก่อน

ฝูงหุ่นยนต์ชีวภาพที่มีชีวิตตัวเล็กๆ สามารถจำลองตัวเองในจานได้โดยการผลักเซลล์ที่หลุดออกมารวมกันและยังเป็นการเพิ่มจำนวนตัวเองได้ ซีโนบอท (Xenobots) ซึ่งสร้างจากเซลล์ของกบซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ชนิดแรกที่พบว่ามีการสืบพันธุ์ในลักษณะนี้

หุ่นยนต์ชีวภาพ Xenobots

ซีโนบอทถูกสร้างขึ้นครั้งแรกเมื่อปีที่แล้ว โดยใช้เซลล์ที่นำมาจากตัวอ่อนของกบสายพันธุ์ Xenopus laevis ภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการที่เหมาะสม เซลล์ต่างๆ จะสร้างโครงสร้างขนาดเล็กที่สามารถประกอบตัวเอง เคลื่อนที่เป็นกลุ่ม และรับรู้สภาพแวดล้อมภายนอกได้

ตอนนี้นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังงานนี้ พบว่าซีโนบอทสามารถ “เพิ่มจำนวนได้ด้วยตัวเอง” Josh Bongard จากมหาวิทยาลัย Vermont และ Michael Levin จาก Tufts University ในรัฐแมสซาชูเซตส์และเพื่อนร่วมงานของพวกเขา เริ่มต้นด้วยการสกัดเซลล์ต้นกำเนิดจากการแบ่งตัวอย่างรวดเร็วซึ่งถูกกำหนดให้กลายเป็นเซลล์ผิวหนังจากตัวอ่อนของกบ

เมื่อเซลล์ถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นก้อน พวกมันจะก่อตัวเป็นทรงกลมประมาณ 3000 เซลล์ภายในห้าวัน แต่ละอันมีความกว้างประมาณครึ่งมิลลิเมตรและปกคลุมไปด้วยโครงสร้างคล้ายขนเล็กๆ การกระทำเหล่านี้เหมือนกับใบพายเรือที่ยืดหยุ่น ซึ่งขับเคลื่อนซีโนบอทไปข้างหน้า Bongard กล่าว

ทีมงานสังเกตเห็นว่าเซลล์แต่ละก้อนดูเหมือนจะทำงานร่วมกันเป็นฝูง โดยผลักเซลล์ที่หลวมอื่นๆ ในจานเข้าด้วยกัน กองเซลล์ที่เกิดขึ้นจะค่อยๆ ก่อตัวเป็นซีโนบอทตัวใหม่

การทดลองเพิ่มเติมพบว่ากลุ่มของซีโนบอท 12 ตัวที่วางอยู่ในจานที่มีเซลล์เดี่ยวประมาณ 60,000 เซลล์ดูเหมือนมันจะทำงานร่วมกันเพื่อสร้างซีโนบอทรุ่นใหม่อีกหนึ่งหรือสองรุ่น

“ต้นฉบับหนึ่งตัวสามารถเริ่มสร้างตัวอื่นได้ จากนั้นซีโนบอทตัวที่สองสามารถดันเซลล์เข้าไปในกองนั้นได้มากขึ้น และต่อไปก็สร้างตัวใหม่ขึ้นมา” Bongard กล่าว

การจำลองแต่ละรอบจะสร้างซีโนบอทที่เล็กกว่าเล็กน้อยโดยเฉลี่ย ในที่สุด พวกรุ่นใหม่ที่ประกอบด้วยเซลล์น้อยกว่า 50 เซลล์สูญเสียความสามารถในการว่ายน้ำและขยายพันธุ์

ในความพยายามที่จะสร้างซีโนบอทรุ่นต่อๆ ไป ทีมงานจึงหันมาใช้ปัญญาประดิษฐ์ ทีมงานคาดการณ์ว่ารูปร่างเริ่มต้นของซีโนบอทใดที่อาจสร้างรุ่นใหม่ได้มากที่สุดโดยใช้อัลกอริทึมแบบจำลองวิวัฒนาการ

การจำลองทำนายว่ารูปแบบตัว C จะก่อให้เกิดซีโนบอทรุ่นต่อไปมากที่สุด เมื่อทีมตัดซีโนบอททรงกลมเป็นรูปตัว C ซีโนบอทที่เปลี่ยนแปลงแล้วจะผลิตประชากรได้ถึงสี่ชั่วอายุคน ซึ่งเป็นสองเท่าที่เกิดจากซีโนบอททรงกลม

“การปรับรูปร่างของต้นฉบับทำให้คุณสามารถสร้างรูปแบบที่ดีขึ้นเพื่อเคลื่อนย้ายเซลล์ได้มากขึ้น” Bongard กล่าวนับเป็นครั้งแรกที่สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์สามารถจำลองตัวเองได้ในลักษณะที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตในร่างกายของสิ่งมีชีวิต “งานนี้แสดงให้เห็นว่ามีวิธีที่ไม่เคยรู้มาก่อนว่าชีวิตสามารถจำลองตัวเองได้” Bongard กล่าว

สมาชิกในทีมบางคนหวังว่าจะใช้ซีโนบอทเพื่อตรวจสอบว่าสิ่งมีชีวิตชนิดเริ่มแรกบนโลกอาจสืบพันธุ์ได้อย่างไร และในอนาคตอาจจะใช้มันในทางการแพทย์ได้

อ่านเรื่องอื่น

Advertisements
Advertisements