Umělá inteligence navrhla miniaturní roboty vytvořené z buněk žabích embryí. Dokážou posbírat buňky rozptýlené v okolí a vytvoří z nich nového žabího robota.

Měří v průměru zhruba milimetr a mají tvar připomínající písmeno C. Do pohybu je uvádějí kmitající řasinky. Poranění se jim rychle zhojí a disponují primitivní pamětí uchovávající informace typu „ano-ne“. Nejnověji se naučily vytvářet potomky způsobem, jakým se žádný pozemský organismus nerozmnožuje.

Tyhle prapodivné organismy nevznikly přírodní evolucí. Navrhla je umělá inteligence (AI). Vědci je pak zkonstruovali v laboratoři z buněk žabího embrya. Tým vedený informatikem Joshem Bongardem z University of Vermont v americkém Burlingtonu pro ně vymyslel jméno xenobot. Vzniklo složením latinského názvu žáby drápatky Xenopus a slova robot, které dali světu bratři Čapkové.

Výchozí surovinou pro tvorbu xenobotů jsou embrya žáby drápatky vodní (Xenopus laevis). Vědci z nich odeberou kmenové buňky a ty pak kultivují ve speciálních podmínkách. První generaci xenobotů si nechali navrhnout AI, které zadali parametry pro pohyb xenobotů. AI navrhla xenoboty, které poháněly pulzující buňky srdečního svalu narostlé z buněk embrya. Oporu dodávaly první generaci xenobotů buňky kůže vypěstované z embryonálních buněk. V čisté vodě přežívají tito xenoboti asi deset dní. Pokud jsou chováni ve vodě obohacené o živiny, vydrží řadu měsíců.

Živí roboti s modrou pamětí

Druhá generace xenobotů už narostla bez zásahu lidské ruky. Buňky odebrané z embrya se při kultivaci v laboratoři shlukly do miniaturních kuliček. Na povrchu jim narostly kmitající řasinky, které xenoboty poháněly. Buňky embrya byly upraveny tak, aby produkovaly zeleně fluoreskující barvivo. Po ozáření modrým světlem mění fluoreskující látka barvu na červenou. Barva xenobota tak nese informaci, zda se během svého života dostal do kontaktu s modrým světlem, nebo ne.

Když vědci vložili xenoboty druhé generace do prostředí, kde předtím rozptýlili jednotlivé embryonální buňky, hrnuli pohybující se xenoboti buňky před sebou. Takto vzniklé shluky buněk se navzájem propojovaly do nových kuliček. Dělo se to ale jen vzácně.

Josh Bongard a jeho kolegové z Tufts University a Harvard University proto zadali umělé inteligenci, aby našla tvar xenobotů, který bude ve vytváření kuliček z rozptýlených buněk výkonnější. Počítač navrhl xenoboty ve tvaru připomínajícím písmeno C nebo postavičku Pac-Mana z populární počítačové hry. Jestli bude tvar vymyšlený umělou inteligencí skutečně fungovat, to se mělo ukázat až na základě chování xenobotů vzniklých podle návrhu.

Vědci vytvořili tradiční kulaté xenoboty z buněk žabího embrya a ty pak opatrným tlakem zformovali do tvaru disku. Pomocí mikroskopických nástrojů odstranili z placatých xenobotů buňky tak, aby vznikla jednoduchá kapsa. Když vypustili takto zformované xenoboty do prostředí s rozptýlenými buňkami žabího embrya, pohybující se xenobot hromadil buňky v kapse a ty začaly vytvářet samostatné kulovité útvary.

K vytvoření základu nového xenobota stačila zhruba padesátka buněk. Nově vzniklé xenoboty vědci opět upravili podle návrhu AI. Tato generace xenobotů v ničem nezaostávala za svými rodiči a zajistila vznik dalšího xenobotího pokolení.

Obavy a naděje

Pozemské formy života se běžně množí dělením buněk. Xenoboti přinášejí nový typ rozmnožování, kdy se nový jedinec vyrábí kompletací z nasbíraných „součástek“. Ve studii publikované časopisem PNAS označují Josh Bongard a jeho spolupracovníci tento způsob produkce potomstva jako kinematickou replikaci.

„Shluky embryonálních buněk najdou volné buňky a vytvoří z nich nové shluky, které vypadají podobně a stejně se také pohybují,“ vysvětluje Josh Bongard. „Tahle schopnost nevznikla evolucí ani nebyla vnesena uměle do dědičné informace.“

V přírodě probíhá kinematická replikace na molekulární úrovni. Z molekul bílkoviny beta-amyloidu se tak v lidském mozku vytvářejí shluky, které se podílejí na vzniku Alzheimerovy choroby. Kinematická replikace byla však popsána poprvé.

K dalším zvláštnostem xenobotů patří jejich evoluce do optimálně fungujícího tvaru. Ta se neodehrává v reálu, jak je tomu u všech pozemských organismů. Proběhne v počítači, kde umělá inteligence navrhne a virtuálně otestuje bezpočet variant xenobotů. Z nich pak vybere tu, která bude pro dané účely nejvhodnější.

Na výzkum xenobotů přispívá americké ministerstvo obrany. Proto se vyrojily spekulace, zda nepředstavují pro lidstvo hrozbu. Vědci odmítají možnost, že by xenoboti mohli uniknout do přírody a tam se nekontrolovaně množit. Přežijí jen v laboratorních podmínkách.

„Stačí, abyste do misky s xenoboty kýchli, a je s nimi konec,“ vysvětluje člen výzkumného týmu Sam Kriegman z Harvardu.

Xenoboti zatím zůstávají laboratorním modelem. Možnosti jejich praktického využití lze jen těžko předvídat. Předpovídat dnes budoucnost xenobotů je podobně obtížné, jako kdybychom na konci druhé světové války chtěli vědět, k čemu budou v 21. století sloužit počítače.

„Umíme si představit, že by tito živí roboti dělali spoustu činností, které strojům svěřit nemůžeme,“ řekl další člen týmu Michael Levin z Tufts University. „Mohli by vyhledávat škodlivé látky nebo radioaktivní kontaminaci, sbírat mikroplasty ve vodách oceánů nebo putovat cévami lidí a odstraňovat tam plaky vzniklé v důsledku aterosklerózy.“

LN, 8.12.2021