סיקור מקיף

חוקרים יצרו באמצעות בינה מלאכותית צורות חיים חדשות – רובוטים חיים משתכפלים

חוקרים מאוניברסיטת ורמונט הצליחו ליצור בעזרת בינה מלאכותית צורות חיות חדשות כאשר כחומר הגלם שימשו עוברי צפרדע. צעד ראשון בתחום הביולוגיה הסינטתית. החוקרים מכנים את היצורים החדשים "זנו-בוטים", כלומר חיים חיצוניים

זנו-בוטים או חיים מלאכותיים. איור:  shutterstock
זנו-בוטים או חיים מלאכותיים. איור: shutterstock

מה אם הייתי אומר לכם שאנחנו יכולים לקחת עובר אנושי בשלבי ההתפתחות המוקדמים ביותר, לפרק אותו לכל תאיו, ואז לחבר אותם מחדש בצורה חדשה ומשונה – ולהפוך אותו ליצור חי זעיר, שמסוגל לשחות ואפילו להתרבות?

ואם כל זה לא מספיק כדי להקפיץ לכם את הגבות, הנה נקודה נוספת: החוקרים שעשו את זה, פעלו לפי ההנחיות של בינה מלאכותית שהסבירה להם איך לחבר את התאים מחדש כדי לקבל את היצור הרצוי.

קריפי, קצת? טוב, כן. אלא שזה בדיוק מה שעשו שתי קבוצות מחקר ששיתפו פעולה בשנתיים האחרונות, עם הבדל קטן אחד: לא בעוברים אנושיים, אלא בעוברי צפרדע. ועדיין, העיקרון בעינו עומד.

הכל התחיל לפני שנה, כאשר חוקרים באוניברסיטת וורמונט נעזרו במחשב-על לתכנון יצורים ביולוגיים בתצורה חדשה לגמרי, שמעולם לא הופיע באופן טבעי. המדענים הנדסו מחדש תאים חיים שהגיעו מעוברי צפרדים, והרכיבו אותם לצורות-חיים חדשות. האורגניזמים החדשים, אותם כינו החוקרים בשם "זנו-בוטים" (זנו, או xeno, פירושו "חיצוני") יכלו לנוע לכיוון מטרה מסוימת ולרפא את עצמם במקרה שנחתכו.

"אלו מכונות חיות חדשות," אמר באותו הזמן ג'ושוע בונגארד, אחד ממפתחי הזנו-בוטים. "הם אינם רובוט מסורתי או מין ידוע של בעלי-חיים. זהו אביזר מסוג חדש: אורגניזם חי הניתן לתכנות."

הדרך בה תוכננו הזנו-בוטים מזכירה באופן מוזר את הדרך בה התפתחו יצורים חיים על-פני כדור-הארץ, בתהליך אבולוציוני שדרש מאות-מיליוני שנים. אלא שבאמצעות סימולציה שהורצה על מחשב-העל, אירעה כל האבולוציה הזו במהלך חודשים בלבד. החוקרים הריצו על המחשב אלגוריתם אבולוציוני, שהעלה אלפי רעיונות אפשריים לפיתוח צורות-חיים חדשות. המדענים הגדירו למחשב את המטרה הסופית: למשל, הקניית יכולת תנועה לאותם יצורים. המחשב המשיך בכך ששחבר – פירק וחיבר מחדש – את האורגניזמים המסומלצים לאלפי צורות חדשות וייחודיות. המגבלה היחידה שהוגדרה למחשב-העל הייתה לגבי הביו-פיזיקה של תאי צפרדע בודדים, מכיוון שהחוקרים ידעו שאלו 'אבני-הלגו' בהם ייאלצו להשתמש בסופו של דבר כדי להגשים את תכניותיו של המחשב.

כל התהליך דרש בערך מאה הרצות, לפני שהחוקרים החליטו שהתוצאות – רעיונות להרכבת אורגניזמים חיים מתוך תאי צפרדע – מתקדמות מספיק כדי להצדיק את פיתוחם בעולם הפיזי.

ואז החל מעשה פרנקנשטיין האמיתי.

החוקרים – הפעם מאוניברסיטת טאפטס ובשיתוף פעולה עם מיקרו-מנתח מנוסה, אספו תאי גזע מעוברי צפרדעים. הם נתנו לתאים לגדול ולהתרבות, ואז השתמשו במלקחיים זעירות כדי לחתוך את התאים ולכנס אותם מחדש תחת עדשת המיקרוסקופ, לפי תבניות שתכנן עבורם המחשב – ואותן לא יכלו אפילו להבין במלואם, בבינתם האנושית המוגבלת.

התאים חוברו בצורות שמעולם לא נראו בעבר בטבע, אבל המחשב תכנן היטב, והם החלו לעבוד ביחד בניגוד לכל ציפיה. תאי העור התחברו ביחד ליצירת מבנה יציב, בעוד שתאי שריר הלב החלו לתאם את ההתכווצויות שלהם כדי לייצר תנועה קדימה.

הזנו-בוטים הפרנקנשטיינים הצליחו לנוע ביעילות ולחקור את סביבתם במשך ימים ואפילו שבועות. הם נצפו נעים במעגלים, תוך שהם דוחפים פירורים למרכז המעגל – כל זאת באופן ספונטני וקולקטיבי. זנו-בוטים אחרים תוכננו מחדש ונבנו עם חור במרכזם – דבר שהיה אמור לאפשר להם לשאת עצמים במרכז החור. התקווה הייתה שהם יוכלו לשגר, למשל, חומרים רפואיים לאזורים בגוף בהם הם נדרשים[1].

כל זה, כאמור, אירע לפני שנה. בזמן שכולם היו עסוקים בביבי ובטראמפ, בנגיף הקורונה וב- NBA, מחשב-על תכנן יצורים חיים חדשים לגמרי.

אבל כל זה היה רק קדימון להווה. מכיוון שעכשיו, בסוף שנת 2021, החלו הזנו-בוטים גם להתרבות בכוחות עצמם.

אורגניזם "הורה" מעוצב באמצעות בינה מלאכותית (צורת C; אדום) לצד תאי גזע שנדחסו לכדור ("צאצא"; ירוק). קרדיט: דאגלס בלקיסטון וסם קריגמן
אורגניזם "הורה" מעוצב באמצעות בינה מלאכותית (צורת C; אדום) לצד תאי גזע שנדחסו לכדור ("צאצא"; ירוק). קרדיט: דאגלס בלקיסטון וסם קריגמן

אותם חוקרים מהשנה שעברה החליטו לבקש ממחשב-העל שיתכנן סוג חדש של אורגניזם: כזה המסוגל לשכפל את עצמו. המחשב הריץ עוד כמה מיליוני שנות אבולוציה בחודשים ספורים, והציע דרך חדשה לחבר את תאי הצפרדע זה לזה. המיקרו-מנתחים עמלו בפרך, ייצרו את הזנו-בוטים החדשים, וחיכו.

הם לא היו צריכים לחכות הרבה.

הזנו-בוטים החדשים חקרו את סביבתם המימית, ולא בזבזו יותר מדי זמן לפני שהתחילו במלאכת השכפול. הם אספו תאים בודדים מהתמיסה, חיברו מאות מהם ביחד והרכיבו אותם לתינוקות-זנו-בוטים. כמה ימים לאחר מכן, אותם תינוקות הפכו לזנו-בוטים שלמים שנראו ממש כמו הוריהם ויכלו לנוע בכוחות עצמם.

מה עשו הזנו-בוטים החדשים? אספו תאים חדשים מהתמיסה שמסביבם והרכיבו עותקים חדשים של עצמם. שוב, ושוב ושוב.[2]

אורגניזמים המתוכנן באמצעות בינה מלאכותית (בצורת C) דוחפים תאי גזע רופפים (לבנים) לערימות כשהם נעים בסביבתם. קרדיט: דאגלס בלקיסטון וסם קריגמן
אורגניזמים המתוכנן באמצעות בינה מלאכותית (בצורת C) דוחפים תאי גזע רופפים (לבנים) לערימות כשהם נעים בסביבתם. קרדיט: דאגלס בלקיסטון וסם קריגמן

"אלו תאי צפרדע המתרבים בדרך שונה מאד מזו בה צפרדעים מתרבות. אין חיה או צמח הידועים למדע המתרבים בדרך זו," אמר סם קרייגמן, החוקר הראשי במחקר הנוכחי.

"שאלנו את מחשב-העל באוניברסיטת וורמונט לפענח איך להתאים את צורתם של ההורים הראשוניים, והבינה המלאכותית העלתה כמה תכנונים מוזרים לאחר חודשים של עבודה, כולל אחד שנראה כמו פקמן," אמר קרייגמן. "זה מאד לא-אינטואיטיבי. הוא נראה מאד פשוט, אבל זה לא משהו שמהנדס אנושי היה חושב עליו. למה פה זעיר אחד? למה לא חמישה? שלחנו את התוצאות… והוא בנה את הזנו-בוטים האלו בצורת פקמן. ואז ההורים האלו בנו ילדים, שבנו נכדים, שבנו נינים, שבנו נכדים-של-נכדים."[3]

מבחינה מסוימת, טכנולוגיית שחבור הגוף (כפי שאני מכנה אותה) עוקפת את הבעיה הגדולה בהנדסה הגנטית: העובדה שאנחנו מתקשים עדיין להבין את הגנטיקה המורכבת של התאים. היא מתרכזת בתאים עצמם כיחידות שאנו מבינים את דרך פעולתן, ומאפשרת לנו ליצור מכונות חיות בעלות תכונות שונות ומרשימות. קיים סיכוי לא-רע בכלל שהזנו-בוטים על סוגיהם השונים ימצאו את דרכם לשוק לביצוע אינספור מטלות קטנות, לפני שחיידקים מהונדסים יקבלו מדרס רגל טוב בתעשייה.

ובעצם, למה להסתפק במכונות קטנות? האם בינה מלאכותית חזקה יותר לא תוכל לתכנן יצורים גדולים יותר – נאמר, בגודל של עכבר, שיורכבו מאוסף של תאים שממלאים תפקידים שונים ומוזרים? האם יהיה להם לב שעטוף בעור כדי להגן עליו? אולי כלבי-לחימה עם שריון עצם כדרך להגן על עצמם מכדורים ומרסיסים? אולי פרות בזעיר-אנפין שמורכבות מעטין אחד גדול, וכל תפקידן לתת חלב באופן בלתי-פוסק?

מטריד? מחריד? מרגש? כן, להכל.

יש כאלו שיאמרו שמדובר כאן ברמיסה גסה של חוקי הטבע. אבל נודה באמת: חוקי הטבע כבר מזמן לא תקפים עבורנו, בעולם בו אנו עוצרים נגיפים באמצעות חיסונים, או חותכים חוטי-טבור באמצעות מספריים. אז כן – אנחנו מפרקים עוברי-צפרדעים לחתיכות קטנות ואז מלחימים אותם בחזרה בצורה אחרת – אבל לתאים האלו אין מודעות משל עצמם. הם רק מכונות זעירות, שמתחברות ביחד למכונות גדולות יותר נטולות מוח או תודעה. אני לא רואה כאן בעיה אתית.

אותי מטרידה יותר שאלה אחרת: אלו שימושים לרעה ניתן יהיה למצוא לטכנולוגיה הזו? הבינה המלאכותית שתכננה את הזנו-בוטים תוכל לרוץ תוך עשור על מחשבים זולים הרבה יותר, ואפילו מיקרו-ניתוחים יוכלו לעבור לידי רובוטים מומחים. האם אפשר יהיה לדרוש מהבינה המלאכותית של העתיד לפתח זנו-בוטים שיוכלו לפרק חלקיקי מיקרו-פלסטיק במים? כנראה שכן. להסתובב לנו בגוף ולנקות את העורקים? בהחלט אפשרי. להסתובב לנו בגוף ולאכול לנו את העורקים? אין ספק בכלל.

מה תעשה האנושות עם הכוח הגדול שנופל בחיקה? זוהי שאלה שכנראה העלו הבוגרים בכל דור ודור לגבי ילדיהם, ובכל זאת – השינויים כיום מגיעים מהר יותר מאי-פעם, ועם פוטנציאל גדול יותר לשינוי העולם.

אלו דברים שנצטרך לחשוב עליהם, מכיוון שאל תטעו: הזנו-בוטים כבר כאן במעבדות, ובקרוב הם יופיעו בינינו. אולי הם יהיו גדולים יותר – אולי אפילו נפתח יצורים חיים בגודל של כלבים או בני-אדם, בעלי צורות מוזרות שיתאימו במיוחד למטלות שמייעדים עבורם. אולי לא יהיו אלו זנו-בוטים לפי ההגדרה, אלא אורגניזמים שהונדסו-גנטית למטרות שונות.

כך או כך, עידן הביולוגיה הסינתטית – עידן המכונות החיות – כבר הגיע אלינו.

עכשיו אנחנו צריכים לחשוב מה מקומנו באותו עידן.


[1] https://scitechdaily.com/first-living-robots-created-by-assembling-living-cells-from-frog-embryos-into-entirely-new-life-forms/

[2] https://www.pnas.org/content/118/49/e2112672118

[3] https://scitechdaily.com/xenobots-scientists-build-the-first-ever-living-robots-that-can-reproduce/

עוד בנושא באתר הידען:

דילוג לתוכן