Agosto 8, 2022

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Eles descobriram como reproduzir pequenos robôs “vivos”

Captura de tela de um vídeo de genomas coletando células-tronco para transcrição cinética em uma placa de Petri.

Os pesquisadores que desenvolveram o que chamam de primeiros robôs vivos do mundo agora dizem que podem se reproduzir como nunca antes. Um estudo revisado por pares foi publicado No processo da Academia Nacional de Ciências na segunda-feira.

Os robôs em questão não são pequenas construções de silício e metal – em vez disso, eles são Máquinas biológicas chamadas genótipos Pesquisadores da University of Vermont e da University of Tufts Descrito primeiro Ano passado. Os xenópodes cultivam feixes de células-tronco do sapo geneticamente modificado com garras africanas. Xenobus Lewis. Joshua Pongard, um cientista da computação e especialista em robótica da Universidade de Vermont, os menciona. Um comunicado de imprensa de janeiro passado “Novas máquinas de vida” chamadas “novos tipos de artefatos: criaturas vivas e programáveis”.

Os genópodes são programáveis ​​e seus comportamentos básicos costumam ser predeterminados por suas formas iniciais. Como repórter do Kismodo, George Dvorsky Escreveu No ano passado, ele disse: “Usando um método evolutivo, os pesquisadores criaram milhares de designs possíveis para sua nova forma de vida. Eles são capazes de sobreviver por dias a semanas em ambientes aquáticos. Eles podem estender sua vida útil com um ambiente nutritivo e então inevitavelmente decompor.

“Definir um ‘robô’ não é fácil, embora tecnologias antigas tenham obscurecido esse fato e parecessem saber qual é a melhor definição de um ‘robô’ e como ele difere de amebas, bactérias, peixes e humanos.” O autor da pesquisa Michael Levine enviou um e-mail para Kismodo. “Esta tecnologia deixa claro que existem algumas lacunas de conhecimento importantes em torno dos conceitos de robô, máquina, criatura, programa e assim por diante.”

Em um novo estudo, pesquisadores de duas universidades e do vice-instituto de engenharia inspirada na biologia da Universidade de Harvard disseram que os genótipos são mais propensos a se desenvolverem usando um método até então desconhecido para qualquer espécie animal ou vegetal. Levine disse à CNN que ficou “surpreso” com a chamada replicação dinâmica.

A equipe observou genótipos compostos por cerca de 3.000 células-tronco cada, movendo-se ao redor de uma placa de Petri para coletar as células-tronco defeituosas e formá-las em grupos. Eventualmente, quando células-tronco suficientes foram coletadas, esses agrupamentos se transformaram em novos genótipos. De acordo com Bongard CNN, embora o comportamento inicialmente observado seja raro e situacional, a equipe usa bilhões de supercomputadores para examinar bilhões de formas corporais e determinar o melhor formato para a coleção; Cuspiu algo que parecia um homem das costas. Assim como a forma do homem das costas era adequada para capturar fantasmas, os genótipos em forma de C foram muito eficazes na captura de células-tronco e na criação de novos genótipos.

“A maioria das pessoas pensa que os robôs são feitos de metal e cerâmica, mas não é disso que um robô é feito, mas o que ele faz, ele trabalha em seu próprio nome”, disse Pongard à CNN. “… AI não programa essas máquinas da maneira que geralmente pensamos sobre como escrever código. Ele foi projetado e esculpido e veio com esta forma de back-man.

Bongard disse à CNN que “forma, em essência, o programa” e “afeta como os xenobots funcionam para amplificar este processo incrivelmente incrível.”

Poncard disse em um e-mail para Kismodo que células de sapo foram usadas porque são um dos organismos mais comuns usados ​​em pesquisas biológicas. Levine e Douglas Blackstone, outro biólogo da equipe, têm ampla experiência no trabalho com tecidos de rã. Bangard explicou que a pesquisa anterior do grupo sobre a indução de genobôs a comportamentos específicos levou à descoberta de que eles refletem a si mesmos.

“Em nosso primeiro experimento desde janeiro de 2020, adicionamos tecido de músculo cardíaco de rã aos genótipos e mostramos que ele pode se misturar lentamente ao longo da base de uma placa de Petri”, disse Pongard ao Kismodo. “No segundo artigo de março de 2021, mostramos que os xenópodes podem desenvolver minúsculos pêlos chamados cílios em sua superfície externa. Eles atingem esses cílios para nadar, o que resulta em um movimento mais rápido do que andar na água. Também mostramos que você pode ‘olhar’, ‘lembrar’, ‘voltar’ e ‘contar’ aos bots: os Xenobots eram iluminados em verde.

“Quando eles interagem com a luz azul para representar algo que é do interesse dos humanos em seu ambiente, eles mudam para um vermelho permanentemente brilhante”, acrescentou Bongard. “Contando os bots vermelhos no final da experiência, podemos dizer quantos bots ‘viram’ a luz azul. Também mostramos que um enxame de xenobôs em movimento aleatório empurra as partículas de seu ambiente em pilhas. Foi parte da inspiração para este trabalho atual … ver o que aconteceria se isso levasse à ideia de transformar partículas em células individuais.

Os reflexos cinéticos são conhecidos por ocorrerem a nível molecular, but Bongard Kismoto Nunca foi observado ou acredita-se que ocorra em organismos. De acordo com o estudo, após constatar que as células-tronco não se combinavam espontaneamente na ausência dos genobôs, os pesquisadores verificaram que os genobôs eram os responsáveis ​​pela resposta, e não a “dinâmica dos fluidos e automontagem”.

No estudo, os pesquisadores escreveram que KinO jogo da velha e a autorreflexão espontânea dos genobôs podem ajudar a explicar a origem da vida na Terra. Eles escreveram que pesquisas adicionais poderiam avançar a hipótese do mundo amilóide, que afirma que “os peptídeos de automontagem são a primeira substância molecular capaz de auto-replicação e que marca o início da evolução da vida pré-RNA.” contribuir para o entendimento de que “novas formas podem ser expressas em máquinas apióticas, celulares ou biohíbridas”. Em seu site, A equipe especula que os genobôs podem contribuir para a compreensão da biologia celular e, eventualmente, levar a avanços na medicina regenerativa.

Não está realmente claro para que futuros genópodes poderão ser usados, disse Bongard. “É impossível saber quais aplicativos estarão nas primeiras tecnologias, como os xenobots”, escreveu Bongard. “Tudo o que podemos fazer é considerar as vantagens que essa tecnologia tem sobre os robôs tradicionais, o que significa que eles são pequenos, biodegradáveis ​​e felizes na água.”

“Isso significa que, com regulamentação adequada, eles podem operar em ambientes fechados: as raízes das plantas podem ser estudadas em fazendas verticais, facilitar a produção de carne de criação ou reduzir o custo de produção de água doce em instalações de dessalinização”, disse Pongard.

Levine disse a Kismodo que aplicações potenciais para xenobots podem surgir em muitas áreas. Um era “máquinas de vida sintéticas específicas e eficazes (para trabalhar no corpo, transplantar tecido para transplante, instalações de produção / plantas, no meio ambiente, pesquisa, etc.)”, escreveu ele, e “usar xenópodes como uma caixa de areia para aprender como criar os grupos de células que queremos criar. “- Uma vez que isso pode ser feito de forma confiável, podemos obter um medicamento regenerativo verdadeiramente transformador para defeitos de nascença, câncer, traumas, lesões, envelhecimento, etc. Assim que entendermos o meio ambiente e como para estimular as células a usar sua capacidade coletiva de resolução de problemas para criar os órgãos e tecidos que desejamos. Podemos resolver. “

Levin poderia ajudar os cientistas a entender e controlar melhor os alvos e o comportamento de grupos de agentes ativos – células neste caso, mas as mesmas lições podem realmente ajudar a confirmar a Internet das Coisas, a robótica de enxame e muitas outras tecnologias.

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