Фото: Getty Images
Фото: Getty Images

Самовоспроизводящиеся роботы — давняя мечта и кошмар человечества. С одной стороны, такие машины означали бы если не полное освобождение человечества от необходимости трудиться «в поте лица своего», то очень важный шаг к такому освобождению. С другой — это снятие главного предохранителя, гарантирующего, что в один прекрасный день наши создания не выйдут из-под контроля.

И вот — свершилось. Хотя статья четырех американских исследователей в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences скромно озаглавлена «Кинематическое самовоспроизведение реконфигурируемых организмов», в ее пересказах в самых разных медиа и ресурсах на все лады варьировался месседж: «Живые роботы размножаются!»

Напомним вкратце, о чем идет речь. Еще в начале прошлого года та же команда в том же журнале опубликовала статью, в которой сообщала о созданных ею необычных структурах. Взяв достаточно много плюрипотентных стволовых клеток из бластулы шпорцевой лягушки (одного из излюбленных объектов эмбриологов), они вручную под микроскопом собрали их в комочки тех форм, которые предварительно созданная компьютерная модель выбрала в качестве оптимальных. Через некоторое время клетки, образующие наружный слой, отрастили реснички, согласованное биение которых позволяло комочкам целенаправленно двигаться в подсоленной воде. Ученые смогли до некоторой степени управлять их поведением, побуждая их двигаться в определенном направлении и даже переносить «грузы» — гранулы нейтрального вещества.

В научной статье ученые назвали свои создания «реконфигурируемыми организмами», однако прямо говорили, что рассматривают их как прототипы будущих живых роботов, способных решать целый ряд задач — от целенаправленной доставки лекарств в определенные ткани и структуры человеческого организма до сбора высокодисперсных загрязнений (микрочастиц пластика и т. п.) в окружающей среде. Широкой же публике эти живые комочки оказались представлены под неофициальным именем «ксеноботы» — от латинского родового названия шпорцевой лягушки Xenopus.

Но пока каждого крохотного «робота» нужно собирать вручную под микроскопом, об их промышленном применении не может быть и речи. Нужно было как-то научиться производить их массово, а лучше — научить их размножаться. И новая публикация рассказывает как раз о том, что в этом отношении ксеноботы преподнесли своим создателям сюрприз. Оказалось, что если поместить их в чашку Петри с достаточным числом изолированных стволовых клеток (таких же, как те, что послужили исходным материалом для их создания), ксеноботы самопроизвольно принимаются лепить из них комочки. Через некоторое время эти комочки вызревают в таких же ксеноботов, только меньшего размера.

Иными словами, ксеноботы оказались способными размножаться — причем совсем не так, как это делают все естественные организмы. Авторы работы назвали этот способ размножения «кинематической саморепликацией» — по аналогии с тем, как некоторые сложные молекулы катализируют синтез себе подобных из более простых веществ. Впрочем, способность ксеноботов к размножению оказалась весьма ограниченной: в большинстве случаев на свет появлялось только одно «дочернее» поколение, редко — два. Дело в том, что ксеноботы не умеют расти, а маленькие «ксеноботята» уже не могут лепить комки из свободных клеток. Правда, заменив по совету компьютерной модели ксеноботы-шарики (у которых была обнаружена способность к размножению) на ксеноботы с глубокой вмятиной (прозванные «пакманами» из-за сходства с персонажем популярной компьютерной игры), ученые добились увеличения числа репродуктивных циклов в среднем до трех. Но дальше дело не пошло: ксеноботы-пакманы производили «детей» простой шарообразной формы.

Вообще-то этого и следовало ожидать. Еще в 1949 году знаменитый венгерско-американский математик и один из классиков кибернетики Джон фон Нейман, рассматривая возможность (в то время сугубо теоретическую) создания самовоспроизводящихся автоматов, доказал, что такой автомат обязательно должен иметь программу построения своей копии, а цикл его воспроизводства должен включать две раздельные операции: копирование программы и ее выполнение. Ксеноботы не соответствуют этому выводу — хотя в каждой их клетке есть такая программа (геном шпорцевой лягушки), их «размножение» никак не связано с ее реализацией. И потому не может быть неограниченным и не способно передавать «потомкам» отличительные признаки «родителей» — хотя бы даже вмятину. Можно сказать, что создатели ксеноботов доказали правильность анализа фон Неймана «от противного». 

Тем не менее у многих комментаторов новость о самопроизвольно размножающихся роботах вызвала нескрываемый восторг. У других она вызвала в памяти устрашающий образ «серой слизи» — апокалиптический сценарий последствий создания самовоспроизводящихся нанороботов. Согласно ему, размножение объектов такого размера невозможно контролировать, а нарастающая конкуренция за ресурсы между ними неизбежно приводит к дарвиновской эволюции, в ходе которой они осваивают все новые ресурсы. И рано или поздно таким ресурсом оказывается само человечество — вместе со всем остальным миром...

Впрочем, назвать ксеноботов «нанороботами» никак нельзя: каждый из них состоит примерно из трех тысяч клеток, а их диаметр достигает миллиметра. Да и вообще рассматривать их как угрозу явно преждевременно: они способны существовать только в очень специальных условиях, для размножения (даже ограниченного несколькими поколениями) им нужен постоянный приток изолированных эмбриональных клеток. Они ничем не питаются, живя за счет запасов питательных веществ в образующих их клетках, и неизбежно деградируют через две недели после создания. Так что и о каком-либо практическом применении этих созданий говорить пока явно рано.

И все же работа американских исследователей чрезвычайно интересна сразу в нескольких отношениях. Во-первых, она побуждает переосмыслить такое, казалось бы, интуитивно ясное понятие, как «размножение». Во-вторых, демонстрирует предел сегодняшних возможностей в понимании межклеточных взаимодействий и управлении ими. И можно держать пари, что созданные ими ксеноботы станут популярной моделью для изучения механизмов эмбрионального развития и морфогенеза.

А что вы думаете об этом?

Обсудить тему и поспорить с автором теперь можно в комментариях к материалу

Больше текстов о науке и обществе — в нашем телеграм-канале «Проект "Сноб” — Общество». Присоединяйтесь