31 марта Quanta Magazine написали про «ксеноботов» — мобильные самоорганизующиеся кластеры клеток.

Биолог Майкл Левин и Дуглас Блэкистон воспользовались помощью ИИ-алгоритма, разработанным для подбора возможных сочетаний типов клеток, способных к организованному перемещению. Вооружившись клетками кожи и мышц эмбриона лягушки, они начали формировать кластеры по моделям, предложенным алгоритмом. Свое название ксеноботы унаследовали от африканского вида xenopus laevis.

Полученные клеточные машины сильно отличались по структуре и поведению от привычной для эмбрионов организации. От простых "самодвижных" форм машины постепенно (и уже без участия человека) эволюционировали до чего-то подобного амёбам или планктону. Большинство из них проявляет признаки неслучайного поведения: одни кружат на орбите вокруг частиц в воде, другие патрулируют по определенному маршруты; они также реагируют на присутствие друг друга.

Возможные выводы, весьма значительные для биологии в описании издания, позволяют исключить строго прескриптивистский сценарий развития организма. Вероятно, геном лягушки не содержит в себе какой-то исключительной инструкции по сборке тела, а скорее содержит в себе некое пространство вариантов, в котором лягушка вида xenopus laepis — один из возможных, но не единственный проект.

Одним из описанных в научной работе примером стало изъятие из эмбриона набора клеток и их последующая реорганизация. Изолированные клетки в отсутствие инструкций от соседних кластеров отрастили реснички, обычно используемые для удержания слизи. Но в этом эксперименте клетки использовали реснички для координированной гребли и перемещения. Такие клетки смогли даже перемещаться по лабиринтообразным структурами, вписываясь в повороты и не сталкиваясь со стенами.

В ходе другого эксперимента ученые исследовали возможные способы коммуникации клеток. "Ущипленная" клетка вырабатывала кальций, который вскоре начинал выделяться и в соседних клетках - так они общаются без налаженной нервной системы. Подобным образом, считают ученые, клетки сообщают друг другу необходимое место в общем строении тела. Левин называет целью клеток «инфотаксис» — стремление минимизировать количество неизвестности или "вероятность неожиданности". Лучшим способом для достижения этой цели является окружение себя своими же копиями, а остальные принципы (вроде стремления к минимальной площади поверхности кластера) определяются законами механики и геометрии. Так кластеры научились даже "сшиваться" в тело после располовинивания. Подобное поведение в наиболее экстремальном масштабе демонстрирует морской слизень elysia cf. marginata.

Источник: www.quantamagazine.org

Комментарии: