Исследователи из Университета Тафтса и Института Висса представили новое поколение ксеноботов — микроскопических биологических структур, собранных из клеток лягушки. В отличие от предыдущих версий, эти организмы получили нервные клетки, благодаря чему начали демонстрировать более сложные формы движения и поведения, пишет EurekAlert.
Работа стала развитием экспериментов, начатых еще в 2020 году, когда команда под руководством Майкла Левина впервые создала ксеноботов из клеток эмбриона африканской когтистой лягушки Xenopus laevis. Эти простейшие «живые машины» могли передвигаться в воде, восстанавливаться после повреждений и даже взаимодействовать с другими клетками. Новый этап исследований был направлен на то, чтобы понять, как изменится их поведение при появлении нервной системы.
Для этого ученые внедрили в формирующиеся биоструктуры клетки-предшественники нейронов. Внутри организмов они развились в нервные клетки и образовали примитивные сети с аксонами и дендритами. Наблюдения показали, что такие структуры проявляют электрическую активность и обладают признаками настоящей нервной системы, включая образования, напоминающие синапсы.
Появление нейронов заметно изменило внешний вид и поведение организмов. Нейроботы стали крупнее, приобрели более вытянутую форму и начали двигаться иначе. Их траектории стали сложнее и разнообразнее, а сами они реже оставались неподвижными. Эксперименты с веществами, влияющими на нейронную активность, подтвердили, что именно нервная система играет ключевую роль в этих изменениях.
По словам Халех Фотоват, такие исследования позволяют фактически с нуля наблюдать, как формируется нервная система и какие базовые принципы лежат в основе ее самоорганизации. Это важно не только для фундаментальной науки, но и для практических задач, связанных с регенеративной медициной и созданием новых биологических структур.
Неожиданным результатом стало обнаружение активности генов, связанных не только с работой нервной системы, но и со зрительным восприятием, включая светочувствительные механизмы. Ученые не исключают, что при более длительном существовании такие организмы могли бы приобрести способность реагировать на свет.
Исследование показывает, что даже простейшие нервные сети, сформированные вне естественной эволюции, способны управлять поведением живых систем. По мнению авторов работы, это открывает путь к созданию принципиально новых форм жизни и помогает лучше понять, как клетки объединяются в сложные организмы.