Xenoboti

Jak si představujete robota? V mé mysli se vždy vytvoří obraz robota Bendera ze seriálu Futurama od Matta Groeninga a Davida X. Cohena. Ti z vás, kteří jsou obdařeni modernějším smýšlením, si možná vzpomenou na některého z androidů, například nejslavnějšího humanoida Peppera, který byl až do loňského roku neoficiálním maskotem japonské firmy Softbank. Naopak lidem s méně technickými koníčky se vybaví třeba kuchyňský robot, který jim při vaření nedělního oběda tolik usnadňuje práci. Tito roboti mají řadu společných vlastností. Tou nejdůležitější pro tento článek je však materiál, z něhož se vyrábí. Všichni jsou totiž pečlivě odliti z různých kovů, slitin, skla nebo plastu. V minulém roce se ale objevilo něco, co naši představu o postavách pocházející z Čapkových knih, rozšířilo do neočekávaných rozměrů.

V roce 2020 se vědcům z Univerzity ve Vermontu, Tuftsovy univerzity a Wyssova institutu biologií inspirovaného inženýrství na Harvardově univerzitě podařilo vytvořit první syntetické programovatelné roboty vytvořené z živočišných tkání. Nazývají se xenoboti a vědci se stále přou, zda je klasifikovat jako roboty, organismy nebo vytvořit úplně novou kategorii. Jisté ale je, že se jedná o méně než milimetr velké objekty, pojmenované podle druhu africké žáby drápatky vodní, latinsky Xenopus laevis, z jejíchž buněk jsou vytvořeny.

Už výroba xenobotů probíhala velmi zajímavým způsobem. Výzkumníci z vypěstovaných žabích embryí uvolnili kmenové buňky a nechali je volně inkubovat. Poté je rozřezali, zformovali do specifických tvarů a počkali, než se buňky zacelí a dorostou do výsledného tvaru. Kmenové buňky jsou nerozrůzněné univerzální buňky, které se mají schopnost dělit a přeměnit na jiný typ buněk. V případě xenobotů na buňky kožní, jež poskytují oporu a mechanickou ochranu a buňky svalu srdce, sloužící jako malé motorky, které se roztahují a stahují, čímž jim umožňují pohyb. Původní tvar xenobotů kopíroval nejčastější tvar buněk, totiž kulatý. To jim umožňovalo zmiňovaný pohyb, schopnost spolupráce při přemísťování drobných částeček a regeneraci při mechanickém poškození. V roce 2021 ale přišli vědci Wyssova institutu Harvardovy univerzity na to, že kvalita i počet úkonů, jež by xenoboti mohli plnit, lze zvýšit změnou jejich tvaru. Jelikož je tvarů na světě nekonečné množství, nechtěli vědci takto složitý výběr naložit na svá bedra a sestrojili algoritmus, který vyzkoušel miliony různých tvarů, až přišel na ten nejvhodnější. Vítěznou podobou se stala struktura s obvodem písmene C, k radosti všech fanoušků počítačových her připomínající postavičku Pac-Mana.

Tento vylepšený tvar s sebou přinesl jedno velké překvapení, které dostalo xenoboty na začátku prosince na titulní strany všech vědeckých časopisů. Vědci na Petriho misce vypozorovali, že se tito biologičtí roboti jsou schopni samostatně množit! Už to samo o sobě by byla pro jejich další využití v medicíně i průmyslu skvělá zpráva. Výzkumníky však nadchlo ještě něco jiného, a sice způsob, jakým k rozmnožování dochází. Ten je totiž naprosto unikátní pro všechny rostliny i živočichy, včetně žáby drápalky, z níž xenoboti pocházejí, a dochází k němu pouze na úrovni molekul. Jedná se o kinematickou sebereplikaci, jež probíhá pouhých 5 dní a můžete si ji představit, jako když si první noc stavíte domeček z hlíny v Minecraftu. Váš Steve, stejně jako xenobot, potřebuje ve svém okolí známou, snadno sesbíratelnou surovinu, skládající se z menších částí – jednotlivých bloků hlíny, jež nahromadí těsně k sobě do požadovaného tvaru, čímž vznikne provizorní přístřešek. V případě xenobota pouze nejde o bloky hlíny, ale o kmenové buňky, jejichž velké množství nabere rodičovský xenobot do svých Pac-Maních úst a nalepí je těsně na sebe. Postupně přidává a urovnává další a další buňky, až vznikne kulovitý tvar o velikosti 3 000 kmenových buněk, který vyzraje v nového xenobota. Takovouto replikaci jsou roboti schopni opakovat až po čtyři generace. S každým novým pokolením ztrácejí svůj Pac-Maní tvar a mění se zpět do původního kulatého tvaru, čímž rozmnožovací schopnost mizí.

Nejdůležitějším úkolem vědeckých týmů je nyní zabránit přeměně Pac-Manů v jejich kulaté příbuzné a dovolit jim tak neomezené rozmnožování, protože to by umožnilo přejít k jejich využívání v mnoha medicínských i průmyslových odvětvích. Xenoboti by díky své tvarem podmíněné programovatelnosti, schopnosti přemísťovat se a hromadit drobné částečky a kompletní biologické rozložitelnosti mohli transportovat léčiva v lidském organismu, přispět k regeneraci vnitřních orgánů, odhalovat a ničit rakovinné buňky, seškrabávat tuk z tepen a předcházet tak jejich ucpání, čistit oceány od plastového znečištění nebo také pomoct rozšířit svůj nový způsob rozmnožování na další organismy i neživé předměty. Jen čas ukáže, jaká z těchto slibných užití budou realizovatelná komerčně, případně jestli přibudou ještě nějaká kompletně nová. Nezbývá než počkat, jak se slibná xenobotí budoucnost vyvine, a možná si zkrátit dlouhou chvíli i pár hrami Pac-Mana.

Kristina Belicová