科学者たちはスーパーコンピューターの助けを借りて、完全に生物由来の材料で作られた小型機械を開発しました。数日、あるいは数週間も生存可能なこれらのゼノボットは、将来的には体内への薬剤送達や環境浄化などに利用される可能性があります。
米国科学アカデミー紀要に掲載された新しい研究では、タフツ大学、バーモント大学、ハーバード大学のワイス研究所の共同チームによって設計された「再構成可能な生物」であるゼノボットについて説明しています。
「これらは全く新しい生きた機械です」と、バーモント大学のロボット工学者で今回の研究の共同リーダーであるジョシュア・ボンガード氏はプレスリリースで述べた。「従来のロボットでも、既知の動物種でもありません。これは新しい種類の人工物、つまり生きた、プログラム可能な生物なのです。」
著者らが自らの創造物を「有機体」「生きている機械」「生命体」と表現するのは大胆だ。これらの人工生物は、生殖、摂食、外部刺激への反応といった生命に必要な要素を備えていないからだ。しかし同時に、これらのゼノボットは、完全に生物素材で構成され、細胞から供給されるエネルギーを吸収し、意志を持って動き、さらには傷を修復するなど、驚くほど生命に近い存在である。これらのロボットが真に生命体と言えるかどうかについては議論の余地があるが、人工的に構築された完全な生命体の先駆けであることは間違いない。
しかし、少し先走りすぎているかもしれません。幅約1ミリメートルのこれらのゼノボットは、この基本的な初期段階でさえ、非常に役立つ可能性があります。研究者によると、最終的には体内に薬剤を送達したり、環境修復を支援したり、さらには生物学そのものへの理解を深めたりできる可能性があるとのことです。タフツ大学の研究者で研究共著者のマイケル・レビン氏はプレスリリースで、ゼノボットは「有害な化合物や放射能汚染物質」を探し出し、海中のマイクロプラスチックを収集し、「動脈」内を移動してプラークを掻き出すことができると述べています。
これらのロボットは鋼鉄やプラスチックではなく、完全に細胞で作られているため、生分解性を備えています。大量のゼノボットを環境中や人体内に送り込み、作業を遂行させ、任務を終えると他の生物細胞と同様に分解される可能性があります。分子ナノテクノロジーやバイオエンジニアリングされたバクテリアを活用した高度なゼノボットは、不要な物質を不活性で無害な物質に変換できる可能性があります。
ゼノボットは当初、バーモント大学に設置されたスーパーコンピュータによって設計されました。研究者たちは進化アルゴリズムを用いて、この斬新な生命体の設計案を数千通り考案しました。その中で、一方向への移動能力は基本的な物理的要件でした。このアルゴリズムは、数百個のシミュレーションされた細胞を様々な方法で再構成し、最も実現可能な解が見つかるまで試行錯誤を繰り返しました。
最有力候補はタフツ大学で開発・試験されました。そこで科学者たちは、アフリカツメガエルの胚、具体的にはアフリカツメガエル（Xenopus laevis）から幹細胞を抽出し、基本的な生物学的構成要素を得ました。これが「ゼノボット」という名称の由来です。その後、特殊化した細胞を培養し、コンピューターが設計した形状に合わせて細心の注意を払って組み立てました。丈夫な皮膚細胞が基本構造を担い、自発的に収縮・拡張する心筋細胞が移動手段を提供しました。
試験では、ゼノボットは、細胞内のエネルギー量に応じて数日、時には数週間もの間、水中環境を移動することができ、環境に追加の栄養分を投入する必要がなかった。重要なのは、ボットが一方向に移動でき、ペレットを中央に向かって押し出すことさえできたことだ。ある設計では、薬剤などの化学物質を保管できるポーチを設け、最終的には投薬用に活用できる可能性もある。
ゼノボットをほぼ半分に切断した場合に何が起こるかを調べるテストでは、ボットは自動的に自己修復し、軌道に戻ることができました。このような「自発的な行動は、設計プロセスで明示的に選択された場合を除き、人工素材で作られた機械からは期待できない」と著者らは論文の中で述べています。
ユタ大学の生物工学者で助教授のタラ・ディーンズ氏は、今回の研究には関わっていないが、ギズモードの取材に対し、著者らが「生物学の力」を用いて「自らが設定したパラメータ、つまり動作という目標に基づいた『生きた機械』」を創造した点が今回の成果の意義深い点だと語った。ディーンズ氏は特に、プログラム可能な生物の可能性に期待を寄せている。これにより、科学者は一定時間経過後、あるいはロボットが分解に適した環境を感知した際に、生物分解を行うよう指示をコード化できるようになる。
https://gizmodo.com/this-freaky-robotic-fish-is-powered-by-blood-1835651052
「応用例は無限にあります」とディーン氏はギズモードへのメールで述べた。「確かにこれは概念実証論文であり、本格的な応用にはまだ多くの課題があります」と彼女は言い、「フランケンシュタインのような話ではありません」と付け加えた。
確かに、新しい生物をゼロから作り出す能力は、少々傲慢で恐ろしいように思えるかもしれない。そして、間違いなく、これらの生物学的発明がより高度になるにつれ、私たちは最終的にそれを監視し、規制する必要があるだろう。しかし、その利点は無視できないほど重要である。
