Xenobot
Xenobot, dinamai dari katak cakar Afrika (Xenopus laevis),[1] adalah makhluk hidup sintetik yang dirancang oleh komputer untuk melakukan berbagai fungsi yang diinginkan dan disusun dengan menggabungkan jaringan biologis yang berbeda.[1][2][3][4][5][6] Terdapat perdebatan di kalangan ilmuwan apakah xenobot adalah robot, organisme, atau sesuatu yang lain.
| Xenobot | |
|---|---|
 Kiri: Desain xenobot di dalam simulasi; Kanan: Xenobot yang berhasil dibuat dengan kulit katak (hijau) dan otot jantung (merah) | |
| Industri | Robotika, Biologi sintetis, Mikroteknologi |
| Penerapan | Kedokteran, Bioremediasi |
| Dimensi | Skala mikro |
| Bahan bakar | Nutrien |
| Berdaya mandiri | Ya |
| Komponen | Sel katak |
| Penemu | Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin, Josh Bongard |
| Ditemukan pada tahun | 2020 |
Deskripsi
suntingXenobot pertama dibuat oleh Douglas Blackiston berdasarkan cetak biru yang dihasilkan oleh program kecerdasan buatan (AI), yang dikembangkan oleh Sam Kriegman.[3]
Xenobot yang dibuat hingga saat ini memiliki lebar kurang dari 1 milimeter (0.04 inci) dan hanya terdiri dari dua hal: sel kulit dan sel otot jantung, keduanya berasal dari sel punca (stem cell) yang dipanen dari embrio katak awal (tahap blastula).[7] Sel-sel kulit berfungsi sebagai kerangka dan sel-sel jantung bertindak sebagai motor kecil, berkontraksi dan memperluas volumenya untuk mendorong xenobot bergerak maju. Bentuk tubuh xenobot, dan distribusi sel kulit dan jantungnya, dirancang secara otomatis dalam simulasi untuk melakukan tugas tertentu, menggunakan proses trial and error (algoritma evolusioner). Xenobot berhasil dirancang untuk berjalan, berenang, mendorong pelet, membawa muatan, dan bekerja sama dalam kelompok untuk mengumpulkan zat-zat yang tersebar di permukaan wadah menjadi tumpukan yang rapi. Xenobot dapat bertahan hidup selama berminggu-minggu tanpa makanan dan menyembuhkan diri sendiri setelah mengalami luka robek.[2]
Jenis motor dan sensor lain juga dapat dipasang ke xenobot. Xenobot dapat menumbuhkan silia dan menggunakannya sebagai dayung kecil untuk berenang.[8] Namun, penggerak xenobot yang digerakkan oleh silia saat ini kurang dapat dikontrol dibandingkan penggerak xenobot yang digerakkan oleh otot jantung.[9] Molekul RNA juga dapat diperkenalkan ke xenobot untuk memberi mereka memori molekuler: jika terkena jenis cahaya tertentu, mereka akan memancarkan warna yang telah ditentukan sebelumnya jika dilihat di bawah mikroskop fluoresensi.[9]
Xenobot juga bisa mereplikasi dirinya sendiri. Xenobot dapat mengumpulkan sel-sel lepas di lingkungannya, membentuknya menjadi xenobot baru dengan kemampuan yang sama seperti induknya.[10][11][12]
Aplikasi potensial
suntingSaat ini, kegunaan utama xenobot adalah sebagai alat penelitian untuk memahami bagaimana sel bekerja sama untuk membangun tubuh kompleks selama morfogenesis.[1] Namun, perilaku dan biokompatibilitas xenobot saat ini menunjukkan beberapa potensi penerapannya di masa depan.
Xenobot hanya terdiri dari sel katak, menjadikannya robot yang dapat terurai secara hayati dan ramah lingkungan. Berbeda dengan teknologi tradisional, xenobot tidak menghasilkan polusi atau memerlukan masukan energi eksternal selama siklus hidupnya. Mereka berpindah menggunakan energi dari lemak dan protein yang disimpan secara alami di jaringan mereka, yang berlangsung sekitar satu minggu, dan kemudian mereka berubah menjadi sel kulit mati.[2] Selain itu, karena kawanan xenobot cenderung bekerja sama untuk mendorong pelet mikroskopis di wadah mereka ke tumpukan pusat, ada spekulasi bahwa xenobot di masa depan mungkin dapat menemukan dan mengumpulkan potongan-potongan kecil mikroplastik yang mencemari lautan menjadi sebuah bola plastik besar yang dapat dikumpulkan oleh perahu atau drone dan dibawa ke pusat daur ulang.
Dalam penerapan klinis di masa depan, seperti sistem penghantaran obat tertarget (targeted drug delivery), xenobot dapat dibuat dari sel pasien manusia sendiri, sehingga dapat menghilangkan tantangan respons imun yang dialami oleh sistem pengiriman mikro-robot jenis lain. Xenobot semacam itu berpotensi digunakan untuk mengikis plak dari arteri, dan menyembuhkan penyakit lain.
Galeri
sunting-
Seratus cetak biru rancangan komputer untuk organisme yang tersusun atas voxel pasif (biru muda) dan kontraktil (merah). -
Metode AI secara otomatis merancang beragam calon bentuk kehidupan dalam simulasi (baris atas) untuk melakukan beberapa fungsi yang diinginkan, setelah itu digunakanlah perangkat konstruksi berbasis sel untuk mewujudkan sistem kehidupan (baris bawah) dengan perilaku yang diprediksi. -
Xenobot berkaki empat -
Organisme yang dilapisi dengan otot jantung (sekarang bersinar merah). AI mengoptimalkan bentuk dan letak ototnya untuk menghasilkan gerakan maju. -
Organisme yang diproduksi dengan dua kaki belakang berotot adalah konfigurasi jaringan pasif (epidermis; hijau) dan kontraktil (jantung; merah) yang paling kuat dan hemat energi yang berhasil ditemukan oleh algoritma desain komputasi.
Lihat pula
suntingReferensi
sunting- ^ a b c "Meet Xenobot, an Eerie New Kind of Programmable Organism". Wired (dalam bahasa Inggris). ISSN 1059-1028.
- ^ a b c Kriegman, Sam; Blackiston, Douglas; Levin, Michael; Bongard, Josh (13 January 2020). "A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms". Proceedings of the National Academy of Sciences (dalam bahasa English). 117 (4): 1853–1859. Bibcode:2020PNAS..117.1853K. doi:10.1073/pnas.1910837117
. ISSN 0027-8424. PMC 6994979 . PMID 31932426.
- ^ a b Sokol, Joshua (2020-04-03). "Meet the Xenobots: Virtual Creatures Brought to Life". The New York Times.
- ^ Sample, Ian (2020-01-13). "Scientists use stem cells from frogs to build first living robots". The Guardian.
- ^ Yeung, Jessie (2020-01-13). "Scientists have built the world's first living, self-healing robots". CNN.
- ^ "A research team builds robots from living cells". The Economist (dalam bahasa Inggris).
- ^ Ball, Philip (25 February 2020). "Living robots". Nature Materials (dalam bahasa Inggris). 19 (3): 265. Bibcode:2020NatMa..19..265B. doi:10.1038/s41563-020-0627-6 . PMID 32099110.
- ^ "Living robots made from frog skin cells can sense their environment". New Scientist (dalam bahasa Inggris).
- ^ a b Blackiston, Douglas; Lederer, Emma; Kriegman, Sam; Garnier, Simon; Bongard, Joshua; Levin, Michael (31 March 2021). "A cellular platform for the development of synthetic living machines". Science Robotics (dalam bahasa English). 6 (52): 1853–1859. doi:10.1126/scirobotics.abf1571. PMID 34043553 Periksa nilai
|pmid=(bantuan). - ^ Kriegman, Sam; Blakiston, Douglas; Levin, Michael; Bongard, Josh (7 December 2021). "Kinematic self-replication in reconfigurable organisms". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (49). Bibcode:2021PNAS..11812672K. doi:10.1073/pnas.2112672118 . PMC 8670470 Periksa nilai
|pmc=(bantuan). PMID 34845026 Periksa nilai|pmid=(bantuan). - ^ "These living robots made of frog cells can now reproduce, study says". Washington Post (dalam bahasa Inggris). ISSN 0190-8286. Diakses tanggal 2021-12-01.
- ^ "Team Builds First Living Robots That Can Reproduce". November 29, 2021. Diakses tanggal December 1, 2021.
Pranala luar
sunting- Webpage summarizing and linking to all of the xenobot papers
- Xenobot Lab website
- "These Researchers Used A.I. to Design a Completely New 'Animal Robot'" Video di YouTube from Scientific American