Самовоспроизводящиеся ксеноботы: от терапии до "серой слизи"

В 2020 году учёные создали "ксеноботов" — крошечных "программируемых" существ из нескольких тысяч стволовых клеток лягушки. Они могли двигаться в жидкостях и, по заявлениям учёных, потенциально были полезны для мониторинга радиоактивности, загрязнителей, лекарств или заболеваний. Первые ксеноботы жили до десяти дней.

В начале 2021 года появилось второе поколение ксеноботов, продемонстрировавшее неожиданные свойства: самовосстановление, более долгую жизнь и способность к кооперации в роях.

На прошлой неделе та же команда биологов, робототехников и компьютерных учёных представила новый тип ксеноботов. Как и предыдущие, они были спроектированы с помощью искусственного интеллекта, который виртуально тестировал миллиарды прототипов, минуя длительный процесс проб и ошибок в лаборатории. Но у последних ксеноботов есть ключевое отличие: они способны к самовоспроизведению.

Как происходит самовоспроизведение?

Новые ксеноботы, подобно Пакману, плавают и "поглощают" другие стволовые клетки лягушки, собирая из них новых ксеноботов, идентичных себе. Они могут поддерживать этот процесс на протяжении нескольких поколений.

Однако это не размножение в традиционном биологическом смысле. Они формируют группы клеток в нужную форму, используя свои "рты". Иронично, что недавно вымершая австралийская лягушообразная жаба Rheobatrachus (gastric-brooding frog) уникальным образом рожала детёнышей через рот.

Это достижение приближает учёных к созданию организмов, способных к неограниченному самовоспроизведению.

Контекст и предшественники

Концепция самовоспроизведения, созданного человеком, не нова:

• В 1966 году математик Джон фон Нейман обсуждал "самовоспроизводящиеся автоматы".
• В 1986 году инженер Эрик Дрекслер, основоположник "нанотехнологий", в книге "Машины создания" (Engines of Creation) описал потенциальный сценарий "серой слизи" (gray goo) — наноботов, которые бесконечно реплицируются и поглощают окружающую среду.
• В 2002 году, без помощи ИИ, был создан искусственный вирус полиомиелита из специально синтезированных последовательностей ДНК, способный к самовоспроизведению и заражению мышей.

Возможности и преимущества

Исследователи видят главную ценность ксеноботов в демонстрации прогресса в биологии, ИИ и робототехнике. Будущие роботы из органических материалов могут быть более экологичными, так как их можно запрограммировать на разложение. Они могут помочь в решении проблем здоровья человека, животных и окружающей среды, внести вклад в регенеративную медицину или терапию рака.

Ксеноботы также бросают вызов традиционным представлениям о жизни: их "потомство" создано по образу и подобию родителей, но не из них самих. Они реплицируются, не размножаясь в биологическом смысле.

Каковы риски?

Исследователи признают юридические и этические проблемы своей работы. Один из учёных заявил, что существует "моральный императив" изучать такие самовоспроизводящиеся системы, но команда также осознаёт связанные с этим риски.

Правовое регулирование:

• Любое враждебное использование ксеноботов или использование ИИ для проектирования опасных синтетических организмов запрещено Конвенцией о биологическом оружии ООН, Женевским протоколом 1925 года и Конвенцией о химическом оружии.
• Однако использование таких созданий вне военных действий регулируется менее чётко.
• Междисциплинарный характер этих технологий (ИИ, робототехника, биология) затрудняет регулирование.

Полезный прецедент: В 2017 году национальные академии наук и медицины США опубликовали доклад о редактировании человеческого генома. В нём были очерчены условия, при которых такое редактирование (с передачей изменений потомству) допустимо: только для "убедительных целей лечения или предотвращения серьёзных заболеваний" и при строгом надзоре. США и Великобритания сейчас разрешают редактирование генов человека в определённых обстоятельствах. Однако создание новых самовоспроизводящихся организмов выходит далеко за рамки этих докладов.

Взгляд в будущее

Хотя ксеноботы в настоящее время не созданы из человеческих эмбрионов или стволовых клеток, это возможно. Их создание поднимает схожие вопросы о создании и модификации жизненных форм, требующие регулирования.

Пока ксеноботы живут недолго и реплицируются лишь несколько поколений. Но, как говорят исследователи, живая материя может вести себя непредсказуемо, и эти проявления не обязательно будут безобидными.

Следует также учитывать потенциальное воздействие на окружающий мир. Здоровье человека, животных и экосистем тесно связано, а организмы, внедрённые человеком, могут нечаянно нанести ущерб.

Вывод: Пока рано давать жёсткие предписания, но регуляторам, учёным и обществу необходимо тщательно взвешивать риски и потенциальные выгоды, чтобы избежать сценария реальной "серой слизи".