UNamur приступает к реализации BABots — амбициозного европейского проекта, объединяющего биологию, генетику и робототехнику. Цель? Генетически модифицируйте нервную систему червей, чтобы придать им новое поведение. Эти биологические роботы могут защищать посевы, удалять загрязняющие вещества из почвы или воды или выполнять хирургические процедуры.
Представьте себе живое существо, наполовину природное, наполовину робота. Научно-фантастическое видение? Абсолютно нет, скоро это станет реальностью. И это существо, которое станет результатом методов синтетической биологии, уже имеет название: BABot, что означает Biological Animal roBot. Его создание потребует генетической перестройки нервной системы мелких животных, чтобы заставить их вырабатывать новое поведение. Это будет работа международной команды исследователей (из Бельгии, Германии, Италии, Финляндии и Израиля) в области нейробиологии, синтетической биологии, коллективного поведения, робототехники и этики, а также передовой агротехнической компании.

Проект BABot, координируемый профессором Элио Туси из факультета компьютерных наук и исследовательского института naXys Университета Намюра, финансируемый Европейским инновационным советом Horizon Europe – EIC PathFinder, стартует 1 октября 2023 года. Он обещает радикально новый подход к биоробототехнике. И может оказать огромное влияние на точное земледелие, биоиндустрию и медицину.

BABots, эти полуживые и полуроботизированные существа, будут иметь миссию служить человечеству. «Мы представляем, например, сельскохозяйственных насекомых, которые производят и раздают удобрения и защищают урожай путем борьбы с вредителями. Но и медицинские нематоды попадают в организм, выполняя определенные лечебные процедуры и затем уходят. Или санитарные тараканы, чистящие канализационную систему, но остающиеся вне дома, упоминают ученые международного консорциума. В то время как некоторые из этих задач также могут быть выполнены химическими средствами или обычными роботами, BABots обеспечит уровень гибкости, точности, эффективности и биосовместимости, не имеющий себе равных ни в одной другой технологии».

Самой первой системой BABot будет червь. Хорошо известная биологам нематода под названием C. elegans, эта нематода не превышает 1 мм в длину. Его небольшие размеры являются преимуществом для работы в сложных условиях. Его нервная система будет генетически перепрограммирована таким образом, что он будет действовать в коллективе, с другими нематодами своего вида, активным и автономным образом. Их конкретная задача будет заключаться в обнаружении, локализации и атаке инвазивных патогенов в ограниченной сельскохозяйственной среде.

Генетические модификации
Таким образом, в основе проекта BABot лежит революционная идея синтетической адаптации нервной системы маленького животного для создания новых моделей поведения, разработанных человеком. «Мы уже разработали метод генетической вставки новых электрических синаптических связей в нейронные цепи нематоды C. elegans. Эта техника оказалась очень эффективной в изменении естественного поведения человека. Проект BABot разовьет этот подход еще дальше, внедрив совершенно новые синтетические поведенческие элементы», — говорит профессор Элио Тучи.

Для этого ученым придется вскрывать и модифицировать геном червей. «Генетическая модификация животных является обычной практикой в фундаментальных исследованиях и все чаще используется в различных приложениях. Например, черви, такие как C. elegans, были генетически перепрограммированы, чтобы служить биосенсорами для токсичных соединений или метаболитов, связанных с болезнями. Рыбы были спроектированы таким образом, чтобы флуоресцировать при столкновении с загрязняющими веществами; Шелкопряды для производства паучьего шелка. Существенное новшество, которое отличает BABots от простых трансгенных животных, заключается в том, что они активны и автономны, а также могут вызывать сложные реакции, желаемые в определенных ситуациях. Вместо того, чтобы просто сообщать о присутствии целевого вещества, они будут действовать для его устранения эффективным и целенаправленным образом».

BABots будет совершенно новой формой синтетической биологии животных, которая работает на более высоких скоростях, на больших площадях и демонстрирует более сложное поведение, чем их естественные собратья.

Из лаборатории на ферму
Если в долгосрочной перспективе ученые воображают, что BABots могут интегрировать природу, то в контексте европейского проекта это будет не так. Действительно, самые первые биологические роботы будут создаваться в лаборатории, в чашках Петри, с соблюдением строгих правил безопасности.

На втором этапе будут проведены испытания на итальянской ферме, специализирующейся на вертикальном земледелии, ZERO Farm. «В этой контролируемой, ограниченной сельскохозяйственной среде, включая замкнутый цикл и беспочвенные системы выращивания растений, испытания будут проводиться в ограниченных, изолированных контейнерах. Это позволяет нам оценить взаимодействие BABots с машинами фермы (насосами, щупами, трубами) и с целевыми культурами, в частности с растениями салата и клубники. Это обеспечит им защиту от различных патогенов, которые, как правило, нечувствительны к атакам нематод. Но и распределять полезные бактерии к ним на корневом уровне», — продолжает ученый.

Риски, которые, казалось бы, находятся под контролем
Но затем, если испытания окажутся убедительными, если законодательство это позволит, если будет заявлен коммерческий интерес и если общественное признание будет благоприятным (да, это много «если»), трансгенные нематоды могут оказаться в открытой среде. В частности, с целью содействия переработке пластика или восстановлению почв, деградировавших в результате деятельности человека.

С риском гибридизации с природными штаммами, а то и вытеснения последних? Ученые так не считают. «BABots не превзойдут естественные дикие сорта, так как их измененное поведение приведет к значительным затратам энергии и подвергнет их опасности, значительно снижая их способность к адаптации. Однако в будущем вопрос о выбросе BABots в окружающую среду будет рассматриваться только после того, как будет тщательно разработана надежная стратегия биосдерживания и строгая нормативная база», — говорят ученые европейского проекта.

Последние также оснастят своих трансгенных нематод своего рода генетическими переключателями, чтобы гарантировать их стерильность, чтобы избежать любого размножения между собой или с естественными дикими штаммами. Они также сделают их полностью зависимыми от определенных неестественных веществ для их существования, так что они не смогут выжить без них.

Летиция Теунис
Химик и океанограф по образованию, Летиция сменила фартук исследователя на перо журналиста из страсти к популяризации науки.
Она получила свой опыт в Le Soir, прежде чем присоединиться к Le Vif и стать главным редактором Daily Science. Поклонница пеших прогулок и дикой кулинарии, она любит погрузиться в природу и сойти с проторенных дорог.
 
https://kingkong-mag.com/babots/