Bilim insanları, bir süperbilgisayar kullanarak “xenobots” adı verilen tamamen biyolojik materyalden üretilmiş ilk mikro makineleri üretmeyi başardı.
Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanan araştırma, bilim ve teknoloji tarihinde bir ilki temsil eden gelişmeyi duyurdu: Tamamen biyolojik makineler. Tufts, Vermont üniversiteleri ve Harvard Üniversitesi Wyss Enstitüsü işbirliği ile yapılan çalışmada, günlerce, hatta haftalarca hayatta kalabilen xenonobots adlı organik makinelerin vücut içinde ilaç taşıyacak şekilde özelleştiği belirtildi.
Vermont Üniversitesi’nden robotik bilimci Joshua Bongard, “Xenobots bir ilki temsil ediyor… Geleneksel bir robot veya bilinen bir hayvan türü değil. Yeni bir eser: Yaşayan, programlanabilir organizma” ifadesini kullandı.
Her ne kadar makaleye imza atan araştırmacılar xenobot’ları “organizma” ve “yaşayan makineler” olarak adlandırsa da bu ifadenin tamamen doğru olmadığına dikkat çekmek gerekiyor. Vücudun her bölgesine ilaç taşımak için programlanan biyolojik robotlar üreyemiyor, dış etkenlere tepki veremiyor ve beslenme gibi biyolojik varlıkların temel özelliklerini sergilemiyor. Öte yandan, xenobots enerjilerini kendilerini meydana getiren hücrelerden alıyor, programlandıkları amaç altında hareket ediyor ve yaralarını onarabiliyor. Ne kadar canlı oldukları tartışılır olsa da, xenobots tamamen yapay yaşam türlerinin ilk adımı olarak görülüyor.
Genişliği sadece 1 milimetre olan xenobots, araştırmacılara göre tıp alanında sunacağı atılımların yanı sıra biyolojiyi anlayışımızı bile değiştirebilir. Tufts Üniversitesi’nden Michael Levin, “xenobot’ların radyoaktif zehri temizleyebileceğini, okyanuslardaki mikroplastikleri yok edebileceklerini, tıkalı kalp damarlarını açabileceklerini” ifade etti.
Dahası, plastik veya çelik gibi materyallerin yerine tamamen hücrelerden inşa edilen xenobot’lar, doğada çözünebilecek. Küçük bir xenobot ordusu belli bir görev için insan vücudunda bir hedefe gönderilecek, ardından topluca imha edilebilecek. Moleküler nano-teknoloji veya biyo-mühendislik bakteri ile geliştirilecek ileri versiyonları ise zararlı maddeleri nötr hale dönüştürmek için kullanılabilecek.
Kurbağa hücreleri ile inşa edildiler
Xeonobot’ların tasarımcısı Vermont Üniversitesi’nde bulunan bir süperbilgisayar. Bilim insanlarının milyonlarca tasarım üzerinden geçmesini sağlayan süperbilgisayar, nihayetinde tek bir yönde ilerleyecek şekilde tasarlanan organik molekünün neye benzeyeceğini belirledi. Bunu yapabilmek için yüzlerce simüle edilmiş hücreyi bir araya getirerek, tasarlanma amacına en uygun şekilde bir araya getirdi.
Süperbilgisayar tarafından belirlenen en iyi tasarımlar, Turfts Üniversitesi’nde inşa edildi. Bu aşamada, Xenopus laevis olarak bilinen Afrika kurbağasının embriyolarından alınan hücreler kullanıldı. Özelleştirilen hücreler laboratuvarda büyütüldükten sonra süperbilgisayarın belirlediği tasarımın ışığında titizlikle bir araya getirildi. Deri hücreleri xenobot’ların temel yapısını temsil ederken, bükülerek genişleyen (kasılan diyelim) kalp hücreleri tek yönlü hareketi sağlayan hücreler oldu.
Yapılan testlerde, xenobot’lar su içindeki yaşam ortamlarında hücrelerindeki enerjiye bağlı olarak günlerce, hatta haftalarca hayatta kaldı. Bu süreçte, yaşam ortamlarına ek besin eklenmedi. En önemlisi, xenobot’lar tek bir yönde ilerleyebiliyor, topak şeklindeki ayaklarını belli yönde itebiliyordu. Xenobot tasarımlarından bir tanesi, içinde ilaç taşınabilecek kese de içeriyordu.
Testlerde, bazı xenobot’lar nasıl tepki vereceklerini gözlemlemek için ikiye bölündü. Organik makineler en kısa zamanda birleşerek kendilerini onarmayı başardı. Araştırmacılar, bu tür doğal bir hareketin yapay materyallerden üretilen makinelerde görülemeyeceğini, öte yandan tasarım sürecinde belirlenen bir özellik olduğu için xenobot’ların bunu başarabildiklerini ifade etti.
Araştırmada yer almayan Utah Üniversitesi’nden biyoloji mühendisi Tara Deans, Gizmodo’ya yaptığı açıklamada “biyolojinin gücüne dayanarak yaşayan bir makine yaratıldığını” söyledi. Deans, özellikle belli bir görev ve sürenin ardından doğada çözülme komutu işlenecek organik robotların büyük bir atılım olacağını ifade etti. Bu atılıma, belli ortamlarda çözülmesi gerektiğini anlayacak şekilde kodlanacak organik makineler de dahil olacak.
“Ortada bir Frankenstein hikayesi olmadığını” belirten Dean, “xenobot’lar sayesinde büyük atılımlar yapılabileceğini” söyledi.
Bilim insanlarının kanser gibi hastalıklarla mücadele alanında geliştirdiği ilaç taşıyıcı yeni tedavilerin ardından gelen xenobot, taşıdığı özellikle ile muhtemelen sadece ilaç taşımakla yetinmeyecek. 2020’li yıllarda neler yapacaklarını göreceğiz.