Xenobots: Τα Πρώτα Έμβια Ρομπότ

Δεν πρόκειται για ευφάνταστο σενάριο . Επιστήμονες χρησιμοποίησαν βλαστοκύτταρα από βατράχια και κατασκεύασαν τα πρώτα έμβια ρομπότ. Οι ερευνητές προβλέπουν μυριάδες οφέλη για την ανθρωπότητα, αλλά εγείρονται ηθικά ζητήματα.

στις 13/1/2020, η ερευνητική ομάδα του Τμήματος Επιστήμης των Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Βερμόντ, με επικεφαλής τον καθηγητή ρομποτικής Τζόσουα Μπόνγκαρντ, έκανε μία πολύ ενδιαφέρουσα δημοσίευση , στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS).

Οι περισσότερες τεχνολογίες κατασκευάζονται από χάλυβα, σκυρόδεμα, χημικά προϊόντα και  πλαστικές ύλες. Υλικά τα οποία αλλοιώνονται με την πάροδο του χρόνου με επιβλαβείς επιδράσεις στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον.

Θα ήταν συνεπώς χρήσιμο, να οικοδομηθούν τεχνολογίες που χρησιμοποιούν αυτοανανεούμενα και βιοσυμβατά υλικά, εκ των οποίων οι ιδανικοί υποψήφιοι είναι τα ίδια τα έμβια συστήματα.

Τα τελευταία χρόνια έχουν δημιουργηθεί μερικοί τεχνητοί οργανισμοί, όμως τώρα για πρώτη φορά, σύμφωνα με τους ερευνητές, παρουσιάζεται μια μέθοδος που σχεδιάζει από το μηδέν, πλήρως βιολογικές μηχανές συνδυάζοντας διαφορετικούς βιολογικούς ιστούς.

«Πρόκειται για καινοτόμες έμβιες μηχανές. Δεν είναι ούτε παραδοσιακά ρομπότ, ούτε οποιοδήποτε γνωστό είδος ζώου. Είναι μια νέα κατηγορία δημιουργήματος: ένας ζωντανός προγραμματιζόμενος οργανισμός», δήλωσε ο Μπόνγκαρντ.

Αυτοί οι τεχνητοί βιολογικοί οργανισμοί μήκους μικρότερου του 1 χλστ. ονομάστηκαν xenobots και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν  για την ασφαλή παροχή φαρμάκων μέσα στο ανθρώπινο σώμα, να βοηθήσουν στην αποκατάσταση του περιβάλλοντος ή μέσω αυτών, να διευρυνθεί περαιτέρω η κατανόησή μας,  για τις ποικίλες μορφές και λειτουργίες που μπορεί να υιοθετήσει η ζωή.

Ουσιαστικά τα xenobots, αποτελούν μία νέα μορφή ζωής.

Μπορούν να κινηθούν μόνα τους προς ένα στόχο και να αυτοθεραπευθούν μετά από ένα κόψιμο.

«Από κυτταρική και γενετική άποψη τα xenobots είναι βάτραχοι. Το DNA τους προέρχεται κατά 100% από βατράχους, παρόλα αυτά δεν είναι βάτραχοι. Οπότε αναρωτιέται κανείς, τι άλλο αυτά τα κύτταρα μπορούν να φτιάξουν», είπε από την πλευρά του ο ο Μάικλ Λέβιν, διευθυντής του Κέντρου Αναγεννητικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας του Πανεπιστημίου Ταφτς.

Ένας ειδικός εξελικτικός αλγόριθμος Τεχνητής Νοημοσύνης βοήθησε να δημιουργηθούν και να δοκιμαστούν χιλιάδες υποψήφια προσχέδια για νέες μορφές ζωής, ώσπου να βρεθεί η καλύτερη δυνατή. Ένας υπερυπολογιστής -με την καθοδήγηση του αλγόριθμου- συναρμολόγησε ξανά και ξανά από 500 έως 1000 προσομοιωμένα δερματικά και καρδιακά κύτταρα, δημιουργώντας διάφορες δοκιμαστικές μορφές και σχήματα σώματος.

Αφού τελικά επιλέχθηκε το σχέδιο δημιουργίας, χρησιμοποιήθηκαν ως πρώτη ύλη βλαστικά κύτταρα από τα έμβρυα των αφρικανικών ονυχοφόρων βατράχων Ξενόπους  (Xenopus laevis) –  εξ ου και το όνομα xenobot, τα οποία με τη βοήθεια μικροσκοπίου συνενώθηκαν με βάση το προτεινόμενο σχέδιο του υπολογιστή. Δημιουργήθηκαν έτσι μορφές ζωής που δεν υπάρχουν στη φύση και οι οποίες είναι σε θέση να κινούνται μόνες τους.

Τα καρδιακά κύτταρα συστέλλονται και χαλαρώνουν αυθόρμητα και συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικές μηχανές που οδηγούν τα xenobots μέχρι να εξαντληθούν  τα ενεργειακά τους αποθέματα. Έτσι ο κύκλος ζωής των έμβιων μηχανών, είναι από 1 εβδομάδα έως 10 ημέρες.

Όπως μερικά ζώα στη φύση μπορούν να αναγεννήσουν τα κομμένα μέρη τους, έτσι και το xenobot μπορεί μόνο του να αποκαταστήσει την ακεραιότητα του. «Κόψαμε το βιολογικό ρομπότ σχεδόν στη μέση, όμως αυτό ξανακόλλησε τα δύο μέρη του και συνέχισε να προχωρά. Αυτό είναι κάτι που δεν μπορούν να κάνουν οι τυπικές μηχανές», ανέφερε ο Μπόγκαρντ.

Η μελλοντική χρήση τους και τα ηθικά ζητήματα που προκύπτουν

«(τα xenobots)είναι πολύ μικρά, αλλά ο τελικός στόχος είναι να τα αναπτύξουμε σε κλίμακα», δήλωσε ο Λέβιν. Mπορεί να κατασκευαστούν με αιμοφόρα αγγεία, νευρικά συστήματα και αισθητήρια κύτταρα, ώστε να σχηματιστούν υποτυπώδη μάτια.  Με την κατασκευή τους από κύτταρα θηλαστικών, θα μπορούσαν να ζήσουν στη ξηρά.

«Μπορούμε να φανταστούμε διάφορες χρήσιμες εφαρμογές αυτών των έμβιων ρομπότ, τις οποίες άλλες μηχανές δεν μπορούν να κάνουν. Όπως αποστολές σε περιβάλλοντα μολυσμένα με ραδιενέργεια, συλλογή μικροπλαστικών από τους ωκεανούς ή εργασία καθαρισμού του εσωτερικού των αρτηριών από την αθηρωματική πλάκα», δήλωσε ο Μάικλ Λέβιν.

«Είναι αδύνατο να γνωρίζουμε τις εφαρμογές για οποιαδήποτε νέα τεχνολογία, έτσι στην πραγματικότητα, μπορούμε μόνο να μαντέψουμε», δήλωσε ο επικεφαλής Τζόσουα Μπόνγκαρντ.

Ο Σαμ Κρίγκμαν, ένα άλλο μέλος της ομάδας του Πανεπιστημίου του Βερμόν, αναγνώρισε ότι το συγκεκριμένο έργο, θέτει ηθικά ζητήματα, δεδομένου ότι οι μελλοντικές παραλλαγές των Xenobots, θα μπορούσαν να διαθέτουν νευρικά συστήματα και κατ επέκταση, να επιλέγονται βάση γνωστικών ικανοτήτων, καθιστώντας τα έτσι πιο ενεργούς συμμετέχοντες στον κόσμο.

Ο ίδιος, δεν ανησυχεί ιδιαίτερα για το αν τα xenobots αποτελούν απειλή για την ανθρωπότητα. Ωστόσο, θεωρεί σημαντικό το γεγονός, ότι η εργασία είναι δημόσια. Οπότε μπορεί να υπάρξει ένας κοινωνικός διάλογος, όπου οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής, θα αποφανθούν ποια θα είναι η καλύτερη πορεία δράσης.

Αλλά αυτή η εργασία στοχεύει να επιτύχει κάτι περισσότερο από τη δημιουργία ρομπότ.

«Ο στόχος είναι να κατανοήσουμε το λογισμικό της ζωής,» είπε ο Λέβιν. «Εάν σκέφτεστε για γενετικές ανωμαλίες, καρκίνο, ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία, όλα αυτά θα μπορούσαν να λυθούν, εάν γνωρίζαμε πώς να δημιουργήσουμε βιολογικές δομές, να έχουμε τον απόλυτο έλεγχο στην ανάπτυξη και τη μορφή.»

Αυτή πρωτοποριακή έρευνα, χρηματοδοτείται μέσω του προγράμματος «Μηχανές Δια Βίου Μάθησης» από την Υπηρεσία Προηγμένων Αμυντικών Ερευνητικών Προγραμμάτων (DARPA) του Πενταγώνου των ΗΠΑ.

Ο Τόμας Ντάγκλας, ανώτερος ερευνητής του Κέντρου πρακτικής ηθικής Ουέιρο της Οξφόρδης, δήλωσε:

«Υπάρχουν ενδιαφέροντα ζητήματα δεοντολογίας σχετικά με την ηθική κατάσταση αυτών των xenobots. Πόσο σύντομα θα καταστούν όντα με συμφέροντα που θα έπρεπε να προστατεύονται; Νομίζω ότι θα αποκτούσαν ηθική σημασία μόνο αν αποκτούσαν νευρικό ιστό, που θα επέτρεπε κάποιο είδος αντίληψης, όπως η ικανότητα να αισθάνονται πόνο.

«Αλλά κάποιοι είναι πιο φιλελεύθεροι ως προς το ηθικό καθεστώς. Θεωρούν ότι όλα τα ζωντανά πλάσματα έχουν συμφέροντα που πρέπει να λάβουν κάποιο ηθικό μέλημα. Για αυτούς τους ανθρώπους, θα μπορούσαν να προκύψουν δύσκολα ερωτήματα σχετικά με το αν αυτά τα xenobots θα πρέπει να ταξινομηθούν ως ζωντανά πλάσματα ή μηχανές.»

Ας κοντοσταθούμε λίγο, στη φράση του Μάικλ Λέβιν

«Ο στόχος είναι να κατανοήσουμε το λογισμικό της ζωής»

Γιατί όμως τον βάτραχο;

Το 2016, διεξήχθη το 16ο Διεθνές Συνέδριο Μοριακής, Κυτταρικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας στην Ορθόδοξο Ακαδημία Κρήτης, στο Κολυμπάρι Χανίων. Σαν επίκεντρο, είχε τις τελευταίες εξελίξεις στη βιοϊατρική έρευνα που έχουν επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ως μοντέλο τον ονυχοφόρο βάτραχο Ξενόπους (Xenopus).

Ήταν η πρώτη φορά στη μακρόχρονη ιστορία του Συνεδρίου που διεξήχθη στην Ελλάδα. Στο πενθήμερο αυτό συνέδριο συγκεντρώθηκαν 200 κορυφαίοι επιστήμονες από ερευνητικά βιοϊατρικά εργαστήρια 16 χωρών, συμπεριλαμβανομένων της Βρετανίας, Γαλλίας, Γερμανίας, Ιαπωνίας, Χιλής, Καναδά, Η.Π.Α. και πολλών άλλων.

Το 2016, σε συνέντευξη που είχε παραχωρήσει στα Χανιώτικα νέα , η κα Νάνσυ Παπαλοπούλου, τακτική καθηγήτρια Αναπτυξιακής Νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ και επικεφαλής  διεθνούς ερευνητικής ομάδας,  η οποία είχε συμμετάσχει στο Διεθνές Συνέδριο, είχε δηλώσει τα εξής:

Το ανθρώπινο γονιδίωμα (δηλαδή το σύνολο του γενετικού υλικού) είναι πλέον γνωστό και αυτό αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες εξελίξεις των τελευταίων χρόνων. Σε μερικές περιπτώσεις ανθρώπινων ασθενειών, οι γονιδιακές μεταλλάξεις είναι επίσης γνωστές. Παρ’ όλα αυτά ο μηχανισμός δράσης των περισσότερων γονιδίων είναι άγνωστος. Αυτό είναι το αντικείμενο της βασικής βιοϊατρικής έρευνας. Καινούργιες τεχνολογίες μας επιτρέπουν την ανάλυση πολλαπλών συστατικών του κυττάρου, ταυτόχρονα και με απαράμιλλη λεπτομέρεια.

Ο οργανισμός Ξενόπους είναι ένας ονυχοφόρος βάτραχος αφρικανικής καταγωγής και αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα μοντέλα έρευνας της εμβρυϊκής ανάπτυξης και της μοριακής γενετικής. Τα αβγά και έμβρυα αυτού του οργανισμού είναι πολλά, μεγάλα και εύκολα χειρίσιμα με μοριακές μεθόδους. Το γονιδίωμα του ανθρώπου και του βατράχου “Ξενόπους” είναι πλέον γνωστά. Η σύγκριση μεταξύ τους έχει δείξει πολλές ομοιότητες σε συγκεκριμένα γονίδια καθώς και στη μεταξύ τους διάταξη στο γένωμα.

Να σημειώσουμε ότι το Νόμπελ Ιατρικής το 2012 δόθηκε σε έρευνα που έδειξε χρησιμοποιώντας τον “Ξενόποδα” βάτραχο ότι εξειδικευμένα κύτταρα μπορούν να επιστρέψουν σε εμβρυική κατάσταση και να δημιουργήσουν έναν καινούργιο οργανισμό. Αυτό το πείραμα έδειξε ότι είναι δυνατή η κλωνοποίηση σπονδυλωτών οργανισμών.

Ο οργανισμός Ξενόπους είναι ιδιαίτερα χρήσιμος στην κατανόηση παθήσεων που οφείλονται σε λανθασμένη εμβρυική ανάπτυξη, όπως αγένεση ή δυσγένεση διαφόρων οργάνων. Επίσης χρησιμοποιείται για την εξακρίβωση των μοριακών μηχανισμών βασικών κυτταρικών λειτουργιών, όπως και η κυτταρική διαίρεση καθώς και για την κατανόηση πολύπλοκων βιολογικών διαδικασιών, όπως η αναγέννηση των ιστών. Η ερευνητική μου ομάδα ερευνά την ισορροπία των νευρικών βλαστοκυττάρων με τους εξειδικευμένους νευρώνες που προέρχονται από αυτά.

Xenobot: πώς απόκτησαν το όνομα τους οι νεώτερες μορφές ζωής της Γης;

Πρόκειται για σύνθετη λέξη : Xeno – bot

Xeno από το ελληνικό επίθετο Ξένος,η,ο, που στην συγκεκριμένη περίπτωση εκλαμβάνεται ως κάτι που δεν μοιάζει με ό,τι μας είναι γνωστό και οικείο.

Αφρικανικός ονυχοφόρος βάτραχος Ξενόπους (Xenopus laevis)

Xenopus → Ξενόπους → [Ξένος +πους] Laevis [=λείος → λείο δέρμα]

Ενώ το δεύτερο συνθετικό – bot , προέρχεται από τη λέξη Ρομπότ, που με τη σειρά της, προέρχεται από τη τσέχικη λέξη  Robota και σημαίνει αγγαρεία, σκληρή δουλειά.

Ο Τσεχοσλοβάκος συγγραφέας Κάρελ Τσάπεκ , ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη λέξη, στο μαύρο ουτοπικό θεατρικό έργο, R.U.R. (Rosumovi Univergalni Roboti) σε ελληνική απόδοση «Τα παγκόσμια ρομπότ του Ρόσσουμ» το οποίο  συνέγραψε το 1920.

Το ερώτημα παραμένει… Γιατί τον βάτραχο;

Ο βάτραχος, υπάρχει στον πλανήτη για περισσότερα από 250 εκατομμύρια χρόνια.  Μέσα στους αιώνες,  στους διάφορους πολιτισμούς και τις παραδόσεις, αποτελεί ένα ισχυρό σύμβολο.

Κατά την Ελληνορωμαϊκή παράδοση, συμβόλιζε τη γονιμότητα και την ακολασία. Για τους Ινδουιστές, ο μεγάλος βάτραχος στηρίζει το σύμπαν και αντιπροσωπεύει το σκοτάδι και την αδιαφοροποίητη prima material (πρώτη ύλη). Οι Κέλτες, θεωρούσαν το βάτραχο ως κύριο της Γης και σύμβολο της δύναμης των ιαματικών υδάτων. Ενώ οι Κινέζοι, τον ταύτιζαν με τη σεληνιακή, γιν αρχή .

Στην Καινή Διαθήκη, οι βάτραχοι αναφέρονται μόνο μία φορά. Στον στοίχο 16,13 της Αποκάλυψης, ως σύμβολα των τριών ακάθαρτων πνευμάτων. Εκείνα του δράκοντα, του θηρίου και του ψευδοπροφήτη.

Μία άσχετη… επισήμανση

Latente = κρυμμένος + rana = βάτραχος → Lateranus → Lateran = κρυμμένοι βάτραχοι

Η Αρχιβασιλική του Αγίου Ιωάννη στο Λατερνό (Lateran) είναι η επίσημη εκκλησιαστική έδρα (Αγία Έδρα) του Πάπα και θεωρείται «mater et caput» (δηλαδή μητέρα και κεφαλή) όλων των εκκλησιών της Ρώμης και του κόσμου. Η τοποθεσία παίρνει το όνομά της από την οικογένεια των Λατερνών (Lateranus.)

Στην Παλαιά Διαθήκη, οι βάτραχοι αναφέρονται ως η δεύτερη πληγή του Φαραώ (Εξ. 8,1- 11) – (Ψαλ. 77,45) – (Ψαλ. 104,30), οι οποίοι κάλυψαν όλη την επικράτεια της Αιγύπτου, μπαίνοντας στα σπίτια των ανθρώπων.

Για τους αρχαίους Αιγύπτιους, ο βάτραχος ήταν σύμβολο ζωής και γονιμότητας, καθώς μετά την ετήσια πλημμύρα του Νείλου, η οποία έφερνε γονιμότητα στα κατά τ’ άλλα άγονα εδάφη, γεννιόταν εκατομμύρια βατράχια. Συνεπώς, στην Αιγυπτιακή μυθολογία, άρχισε να υφίσταται μια θεά-βάτραχος η οποία αντιπροσώπευε τη γονιμότητα και αναφέρεται από τους Αιγυπτιολόγους ως Χεκέτ .

Ως θεά γονιμότητας , που συνδεόταν συγκεκριμένα με τα τελευταία στάδια της πλημμύρας του Νείλου, συνεπώς και με τη βλάστηση του καλαμποκιού, σχετίστηκε με τα τελικά στάδια του τοκετού. Αυτή η σύνδεση, της έδωσε τον τίτλο Αυτή που επιταχύνει τη γέννα.

Στον  περί Ίσιδος και Οσίριδος μύθο, η σύζυγος του Όσιρι –  Ίσις, αφού τον ανέστησε με μαγικά μέσα, συλλαμβάνει μαζί του το γιο τους, Ώρο(ίσως την κορυφαία φιγούρα  των θρησκευτικών πεποιθήσεων των αρχαίων Αιγυπτίων).

Η βατραχοκέφαλη θεά του τοκετού και του απείρου, Χεκέτ, είναι εκείνη που εμφύσησε ζωή, στο νέο σώμα του Ώρου.

Οι κυρίαρχες πεποιθήσεις αρχαίων Αιγυπτίων συγχωνεύονταν και τροποποιούνταν ανάλογα με το ποιες ηγετικές ομάδες διεκδικούσαν την πολιτική εξουσία, επιβάλλοντας τις λατρευτικές πεποιθήσεις του ηγεμονικού οίκου τους. Αρχικά ο Ρα και ο Άμων συγχωνεύθηκαν σε μία θεότητα, τον Άμμωνα-Ρα και αργότερα ο Ρα απορροφήθηκε με τη σειρά του από τον Ώρο, για να δημιουργηθεί μια νέα θεότητα με το όνομα ΡαΧεράκτυ.

Η συγχώνευση προχώρησε ακόμη περισσότερο με αποτέλεσμα ο Ώρος να γίνει όψη του Όσιρι και το αντίθετο, οδηγώντας σε ένα είδος ενοθεϊσμού και όχι μονοθεϊσμού όπως συχνά αναφέρεται.

Αν και στα αρχαία αιγυπτιακά δεν είναι γνωστός με βεβαιότητα κάποιος όρος για την έννοια «μαία» —οι μαίες συχνά αποκαλούσαν τους εαυτούς τους Υπηρέτριες της Χεκέτ, ενώ οι ιέρειές της εκπαιδεύονταν στην μαιευτική.

Οι γυναίκες συχνά φορούσαν φυλακτό της κατά τη γέννα, που απεικόνιζε τη Χεκέτ ως βάτραχο που κάθεται σε άνθος λωτού.

Μεγάλη η πρόκληση,για τα αηδόνια (nightingales) … του αυτοκράτορα