Đột phá: Các nhà khoa học vừa tạo ra một “dạng sống” hoàn toàn mới trên Trái Đất

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, các nhà khoa học tuyên bố đã tạo ra “robot sống” đầu tiên. Cỗ máy này được làm từ tế bào phôi ếch và có thể được lập trình để hoạt động.

Có thể nói rằng đây là một dạng sống hoàn toàn mới, vượt ra ngoài khái niệm robot sinh học lai. Các tác giả của nghiên cứu khẳng định đây là lần đầu tiên con người tạo ra một cỗ máy 100% sinh học.

“Đây thực sự là những cỗ máy mới lạ”, Joshua Bongard, tác giả nghiên cứu tại Đại học Vermont cho biết. “Chúng không phải là robot theo nghĩa truyền thống, cũng không phải là loài động vật mới được phát hiện. Những robot này được phân loại là một hiện vật mới: một sinh vật sống có thể được lập trình để hành động”.

Cỗ máy này được làm từ tế bào phôi ếch và có thể được lập trình để hoạt động.

Ban đầu, ý tưởng tạo ra loại sinh vật này được các nhà khoa học chạy trên siêu máy tính. Sau đó, bản thiết kế của nó được giao cho các nhà sinh vật học để chế tạo sinh vật. Nó giống như ai đó vẽ một chiếc máy trên phần mềm AutoCAD, sau đó các kỹ sư sẽ chịu trách nhiệm đúc từng bánh răng và ốc vít để lắp ráp nó.

Lĩnh vực nghiên cứu này có thể mở đường cho nhiều ứng dụng thực tế. Ví dụ, robot sinh học có thể được sử dụng để đưa thuốc vào bên trong cơ thể con người. Hãy tưởng tượng bạn cần đưa thuốc hóa trị đến đúng vị trí của khối u ung thư ở bệnh nhân.

Ngoài ra, robot sinh học có thể được sử dụng để cạo mảng bám trên động mạch của chúng ta. Chúng cũng có thể thu thập vi nhựa từ đại dương hoặc thậm chí là chất thải phóng xạ.

Michael Levin, giám đốc Trung tâm Sinh học Tái tạo và Phát triển tại Đại học Tufts, nơi tạo ra chú robot này, cho biết: “Chúng ta có thể tưởng tượng ra nhiều ứng dụng hữu ích cho những chú robot sống này, chúng có thể làm những việc mà máy móc thông thường không làm được”.

Tuy nhiên, Levin thừa nhận rằng con người tạo ra một dạng sống mới cũng có nhiều rủi ro tiềm ẩn. Hãy tưởng tượng, nếu một ngày nào đó những cỗ máy sinh học này phát triển đủ tinh vi, chúng có thể tự sao chép, sinh sản và trở thành một loài sinh vật mới. Những con rô-bốt thậm chí có thể xâm nhập vào hệ thần kinh của chúng ta và kiểm soát não bộ của chúng ta.

Robot thậm chí có thể xâm nhập vào hệ thần kinh của chúng ta và kiểm soát não bộ.

Một dạng sống, một sáng tạo hoàn toàn mới

Có thể thấy rằng kể từ khi con người xuất hiện trên Trái Đất, chúng ta đã liên tục tác động đến sự sống trên hành tinh này. Việc tạo ra sự sống mới cho thấy chúng ta thậm chí đã vượt ra ngoài chiếc hộp mà Chúa đặt chúng ta vào.

Trong những năm gần đây, sinh học đã có những bước tiến vượt bậc với công nghệ chỉnh sửa gen và khả năng tạo ra những sinh vật hoàn toàn mới, chưa từng được phân loại trước đây.

Nghiên cứu mới từ Đại học Tufts và Đại học Vermont tiếp tục thiết lập những cột mốc mới, vì lần đầu tiên chúng ta đã tạo ra một cỗ máy hoàn toàn sinh học, không phải là một sinh vật sống, không phải là một rô-bốt, và không phải là một rô-bốt lai sinh học, mà là một rô-bốt sinh học từ đầu đến cuối.

Để làm được điều này, các nhà sinh vật học đã sử dụng một siêu máy tính để thiết kế và chạy hàng ngàn mô hình ảo về các dạng sống mới tiềm năng. Nó giống như một môi trường tiến hóa ảo, cho phép các nhà khoa học tăng tốc thời gian và tạo ra cỗ máy sinh học hoàn hảo để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể.

Ví dụ, khi các nhà khoa học muốn tạo ra một cỗ máy sinh học được tối ưu hóa cho các nhiệm vụ đòi hỏi nhiều chuyển động, họ sẽ đưa các thông số vào siêu máy tính để thử hàng trăm thiết kế sinh học khác nhau.

Những bản thiết kế này sử dụng tế bào làm nguyên liệu thô và sẽ tạo ra những chú robot có nhiều hình dạng khác nhau, đủ khả thi về mặt sinh học để chuyển giao cho các nhà khoa học làm việc trong lĩnh vực sinh hóa để chế tạo chúng trong đời thực.

Từ các bản thiết kế khả thi về mặt sinh học được vẽ bởi siêu máy tính, chúng ta có thể tạo ra những robot sinh học giống hệt như thật 100%.

Cũng giống như các kỹ sư phải chọn thép để chế tạo máy móc cơ khí, các nhà sinh học phải chọn vật liệu để chế tạo máy móc sinh học. Và trong nghiên cứu đầu tiên này, họ đã chọn tế bào gốc từ loài ếch Châu Phi Xenopus laevis.

Các tế bào được chiết xuất trực tiếp từ phôi ếch. Sau đó, chúng được ủ, trước khi các nhà sinh vật học sử dụng phẫu thuật vi phẫu để cắt và lắp ráp 500-1.000 tế bào lại với nhau thành các bộ phận máy theo bản thiết kế được siêu máy tính lựa chọn.

Nghĩa là, các nhà khoa học đã thực sự kết dính các vật liệu hữu cơ lại với nhau để tạo ra một dạng sống chưa từng thấy trong tự nhiên.

Levin cho biết: “Khi bạn nhìn vào các tế bào mà chúng tôi sử dụng để tạo ra các rô-bốt sinh học, về mặt di truyền, chúng là ếch. Chúng có 100 phần trăm DNA của ếch — nhưng chúng không phải là ếch”.

“Như chúng tôi đã trình bày, những tế bào ếch này có thể được định hướng để phát triển thành những dạng sống thú vị, hoàn toàn phù hợp với bối cảnh giải phẫu hiện tại của chúng ta.”

Và một khi các máy móc sinh học được tạo ra, chúng bắt đầu làm việc cùng nhau. Đúng như siêu máy tính đã dự đoán, các robot có thể tự di chuyển. Chúng sống, khám phá và làm việc trong nhiều tuần, lấy năng lượng từ các chất dinh dưỡng mà các nhà khoa học đã nạp sẵn vào chúng, bao gồm lipid và protein.

Công việc ban đầu rất đơn giản, chỉ cần đẩy một số mục tiêu xung quanh. Tuy nhiên, các robot phải tự sắp xếp công việc của mình, chẳng hạn như quyết định có nên tự đẩy mục tiêu hay góp phần vào việc đẩy.

Những robot này phải tự tổ chức công việc của mình, ví dụ, chúng phải quyết định xem có nên đẩy mục tiêu một mình hay cùng nhau nỗ lực.

Sáng tạo mở ra một kỷ nguyên mới

Từ những thành công ban đầu này, các nhà khoa học cho rằng họ sẽ có thể tạo ra những phiên bản phức tạp hơn của robot sinh học. Mô phỏng máy tính cho thấy một thiết kế khả thi cho robot có túi đeo trên lưng.

Chiếc túi có thể được sử dụng để mang theo một vật thể, chẳng hạn như thuốc, và sau đó robot có thể bơi qua mạch máu để đưa thuốc đến khối u trong cơ thể chẳng hạn.

Các nhà khoa học tin rằng robot sinh học được làm từ vật liệu sống có thể cách mạng hóa cách con người sử dụng công nghệ. Đó là vì robot sinh học có thể tái sinh và phân hủy hoàn toàn sau khi chết.

Trong thử nghiệm, các nhà khoa học đã cố gắng phá hủy con robot bằng cách cắt nó làm đôi, nhưng điều họ quan sát được là con robot đã tự chữa lành vết thương hoàn toàn.

Khi chất dinh dưỡng được sử dụng hết, robot ngừng hoạt động và trở thành những cục tế bào chết nhỏ. Chúng bắt đầu phân hủy và không tạo ra chất thải công nghệ như robot nhựa hoặc kim loại.

Giống như mọi đột phá trong sinh học, sự phát triển của các dạng sống mới như những rô-bốt sinh học này đặt ra các vấn đề về đạo đức sinh học, và các nhà khoa học tại Đại học Tufts không hề né tránh chúng.

Họ thừa nhận rằng sáng chế của họ có thể mở ra một kỷ nguyên khủng khiếp về các ứng dụng sinh học không lường trước được.

Mô phỏng trên máy tính cho thấy khả năng thiết kế robot có thể đeo túi trên lưng.

Robot có thể được phát triển thành vũ khí sinh học. Và nếu chúng phát triển tương tác với hệ thần kinh, sẽ có một kịch bản đáng sợ khi chúng thậm chí có thể kiểm soát các sinh vật khác như chúng ta.

Levin cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi thực sự đang thúc đẩy một giải pháp để giải quyết nỗi sợ hãi của mọi người về những hậu quả không mong muốn này”. Ông cho biết chúng ta nên bắt đầu xây dựng nền tảng pháp lý và các quy tắc để điều chỉnh lĩnh vực công nghệ sinh học mới liên quan đến robot sinh học.

Nếu lĩnh vực này phát triển đến một mức độ tinh vi nhất định, con người sẽ không còn có thể dự đoán được điều gì sẽ xảy ra và những robot sống này sẽ hoạt động như thế nào.

May mắn thay, phôi ếch quay trong đĩa petri vẫn chưa phức tạp lắm. Chúng không có cơ quan sinh sản và không thể sinh sản hoặc tiến hóa. Các robot được lập trình để chết và phân hủy khi “pin” dinh dưỡng của chúng cạn kiệt.

Do đó, nhân loại chắc chắn sẽ có thêm thời gian để cân nhắc xem chúng ta có thể làm gì và làm thế nào để bảo vệ bản thân trước dạng sống hoàn toàn mới mà chúng ta vừa tạo ra.

Tổng hợp