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

Trong một nghiên cứu mới công bố trên Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Hoa Kỳ, các nhà khoa học tuyên bố rằng họ đã tạo ra được một "robot sống" đầu tiên. Cỗ máy được tạo thành từ tế bào phôi ếch và có thể được lập trình để hoạt động. 

Có thể nói đó là một dạng sống hoàn toàn mới, một thứ gì đó vượt ra ngoài khái niệm robot lai sinh học. Các tác giả nghiên cứu khẳng định đây là lần đầu tiên mà loài người chế tạo được một cỗ máy 100% sinh học. 

"Đó là những cỗ máy thực sự mới lạ", Joshua Bongard, tác giả nghiên cứu đến từ Đại học Vermont cho biết. "Chúng không phải là một robot theo cách định nghĩa truyền thống, cũng chẳng phải một loài động vật mới được khám phá. Những con robot này được phân loại như một tạo tác mới: một sinh vật sống có thể được lập trình để hoạt động".

Ban đầu, ý tưởng tạo nên dạng sinh vật này đã được các nhà khoa học chạy trên các siêu máy tính. Sau đó, bản thiết kế của nó được đưa tới cho các nhà sinh học để họ chế tạo ra sinh vật. Nó cũng giống như một người vẽ ra một cỗ máy trên phần mềm AutoCAD, rồi các kỹ sư sẽ đảm nhiệm việc đúc ra từng cái bánh răng, ốc vít lắp ráp ra nó.

Lĩnh vực nghiên cứu này có thể mở đường cho rất nhiều ứng dụng thực tiễn. Chẳng hạn như những con robot sinh học có thể được sử dụng để vận chuyển thuốc bên trong cơ thể người. Hãy tưởng tượng bạn cần đưa thuốc hóa trị đến đúng vị trí một khối u ung thư trong người bệnh nhân. 

Ngoài ra, những robot sinh học còn có thể được sử dụng để cạo sạch mảng bám trong thành động mạch cho chúng ta. Nó cũng có thể thu gom các hạt vi nhựa trong lòng đại dương, hoặc thậm chí là rác thải phóng xạ.

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

Tuy nhiên, Levin thừa nhận việc con người tạo ra một dạng sống mới cũng tiềm ẩn rất nhiều rủi ro. Hãy tưởng tượng, nếu một ngày những cỗ máy sinh học này phát triển đủ tinh vi, chúng có thể tự nhân lên, sinh sản và trở thành một loài sinh vật mới. Những con robot thậm chí có thể lọt vào hệ thống thần kinh và chiếm quyền điều khiển não bộ của chúng ta.

Những con robot thậm chí có thể lọt vào hệ thống thần kinh và chiếm quyền điều khiển não bộ của chúng ta.

Một dạng sống, một tạo tác hoàn toàn mới

Có thể thấy, kể từ khi loài người xuất hiện trên Trái Đất, chúng ta đã liên tục tác động vào sự sống trên hành tinh. Việc sáng tạo ra các sự sống mới cho thấy chúng ta thậm chí đã vượt ra bên ngoài chiếc hộp mà Thượng Đế đã đặt chúng ta xuống. 

Trong những năm gần đây, ngành sinh học đã liên tục có những bước nhảy vọt, với công nghệ chỉnh sửa gen và khả năng tạo ra các sinh vật hoàn toàn mới, chưa từng được phân loại.

Nghiên cứu mới của Đại học Tufts và Đại học Vermont tiếp tục đánh một dấu mốc mới, bởi đây là lần đầu tiên chúng ta tạo ra được một cỗ máy sinh học hoàn toàn, nó không phải một sinh vật, không phải một robot và cũng không phải một robot lai sinh học, nó là một robot sinh học từ đầu tới cuối.

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

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

Các bản thiết kế này sử dụng các tế bào làm nguyên liệu, và nó sẽ tạo ra các con robot với hình dạng khác nhau, khả thi về mặt sinh học để có thể chuyển giao cho các nhà khoa học làm việc trong lĩnh vực sinh hóa tạo ra chúng ngoài đời thực.

Từ các bản thiết kế khả thi về mặt sinh học mà siêu máy tính vẽ ra, chúng ta có thể tạo ra các robot sinh học 100% ngoài đời thực.

Giống như các kỹ sư cần phải chọn loại thép để tạo ra cỗ máy cơ khí của mình, các nhà sinh học cũng phải chọn nguyên liệu để tạo ra cỗ máy sinh học. Và trong nghiên cứu đầu tiên này, họ đã chọn các tế bào gốc của loài ếch Châu Phi Xenopus laevis.

Các tế nào được trích xuất trực tiếp từ phôi của những con ếch. Chúng sau đó sẽ được ủ, trước khi các nhà sinh học dùng dụng cụ vi phẫu để cắt ghép và sắp xếp 500-1.000 tế bào lại với nhau thành những chi tiết máy tuân theo bản thiết kế mà siêu máy tính đã chọn ra.

Điều đó có nghĩa là, các nhà khoa học đã gắn các vật liệu hữu cơ lại với nhau một cách thực sự, để tạo ra một dạng sống chưa từng thấy trước đây trong tự nhiên.

"Một khi bạn nhìn vào các tế bào chúng tôi đang sử dụng để tạo ra những con robot sinh học, về mặt di truyền, bạn sẽ thấy chúng là ếch. Nó có 100% là DNA ếch - nhưng chúng lại không phải là ếch", Levin cho biết .

"Như chúng tôi đã chỉ ra, những tế bào ếch này có thể được định hướng phát triển để tạo ra những dạng sống thú vị, hoàn toàn với nền tảng giải phẫu của chúng ta ngày nay".

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

Công việc ban đầu rất đơn giản, chỉ là đẩy một số mục tiêu xung quanh. Tuy nhiên, các robot này phải tự tổ chức công việc với nhau, chẳng hạn như chúng phải quyết định tự đẩy một mục tiêu hay phải góp sức đẩy cùng nhau.

Các robot này phải tự tổ chức công việc với nhau, chẳng hạn như chúng phải quyết định tự đẩy một mục tiêu hay phải góp sức đẩy cùng nhau.

Sáng tạo mở đầu cho một thời đại mới

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

Chiếc túi này có thể được sử dụng để mang một vật thể nào đó, chẳng hạn như thuốc chữa bệnh và robot khi đó sẽ bơi được trong mạch máu để đưa thuốc tới một khối u trong cơ thể chẳng hạn.

Các nhà khoa học tin rằng robot sinh học được làm ra từ những vật liệu sống có thể tạo ra những thay đổi lớn trong cách con người khai thác công nghệ. Đó là bởi các robot sinh học có thể tái sinh, và phân hủy hoàn toàn sau khi chúng chết.

Trong thử nghiệm, các nhà khoa học đã thử phá hủy robot bằng cách cắt đôi nó, nhưng những gì mà họ quan sát thấy là robot đã tự chữa lành hoàn toàn vết thương của nó. 

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

Như tất cả các công nghệ đột phá khác trong lĩnh vực sinh học, việc phát triển ra một dạng sự sống mới như những robot sinh học này luôn tiềm ẩn những vấn đề đạo đức sinh học. Các nhà khoa học tại Đại học Tufts không hề né tránh vấn đề này.

Họ thừa nhận sáng tạo của mình có thể bắt đầu một thời đại khủng khiếp với các ứng dụng robot sinh học không thể lường trước được. 

Mô phỏng máy tính cho thấy một thiết kế khả thi cho các robot có một chiếc túi trên mình.

Các robot hoàn toàn có thể được phát triển thành các dạng vũ khí sinh học. Và nếu chúng phát triển các tương tác với hệ thần kinh, có một kịch bản đáng sợ rằng chúng còn có thể chiếm quyền điều khiển các sinh vật khác như chúng ta.

"Nghiên cứu của chúng tôi thực ra đang thúc đẩy một giải pháp để giải quyết nỗi sợ hãi của mọi người, về những hậu quả không lường trước được này", Levin nói. Ông cho biết rằng chúng ta nên bắt đầu xây dựng các nền tảng và quy tắc pháp lý để kiểm soát lĩnh vực công nghệ sinh học mới liên quan đến robot sinh học.

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

May thay ở thời điểm hiện tại, những viên phôi ếch đang quay tròn trong đĩa petri vẫn chưa quá phức tạp. Chúng không có cơ quan sinh sản, không thể tự nhân lên hay tiến hóa. Những con robot được lập trình để tự chết và phân hủy khi "quả pin" là những chất dinh dưỡng trong chúng cạn kiệt.

Do đó, loài người chắc chắn sẽ có thêm một khoảng thời gian để xem xét xem mình có thể làm gì, và cần đề phòng như thế nào với dạng sự sống hoàn toàn mới mà chúng ta vừa tạo ra.

Tổng hợp