പൂര്‍ണമായും ജീവിയോ, പൂര്‍ണമായും യന്ത്രമോ അല്ലാത്ത ജൈവറോബോട്ടുകള്‍ക്കാണ് ഗവേഷകര്‍ രൂപംനല്‍കിയത്. പുതിയ ജീവരൂപങ്ങളാണ് ഇവ, ഭൂമിയില്‍ ഇതുവരെ നിലനിന്നിട്ടില്ലാത്തവ

മ്പ്യൂട്ടര്‍ സോഫ്റ്റ്‌വേര്‍ പോലെ പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന ഒന്നായി ബയോളജി മാറി എന്നതാണ്, ശാസ്ത്രരംഗത്ത് പുതിയ നൂറ്റാണ്ടില്‍ സംഭവിക്കുന്ന ഏറ്റവും ശ്രദ്ധേയമായ സംഗതി. ഇരുപത്തിയൊന്നാം നൂറ്റാണ്ട് ബയോളജിയുടേതായിരിക്കും എന്ന പ്രവചനം ശരിവെക്കും വിധമാണ് കാര്യങ്ങളുടെ പോക്ക്. ജീവന്റെ തന്മാത്രയായ ഡിഎന്‍എയെ റീപ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന ഘട്ടത്തിലേക്ക് ശാസ്ത്രം പ്രവേശിച്ചതാണ് ഇതിന് പശ്ചാത്തലമൊരുക്കിയത്.

കമ്പ്യൂട്ടറില്‍ എഴുതിയുണ്ടാക്കുന്ന ജീനോം ഉപയോഗിച്ച് നിര്‍മിത ജീവരൂപങ്ങള്‍ (synthetic life forms) സൃഷ്ടിക്കുന്ന പ്രവര്‍ത്തനം ഒരുവശത്ത്, ഡിഎന്‍എയിലെ പിഴവുകള്‍ കുറ്റമറ്റ രീതിയില്‍ തിരുത്താന്‍ പാകത്തില്‍ പ്രോഗ്രാം ചെയ്തുപയോഗിക്കാവുന്ന 'ക്രിസ്‌പെര്‍ ജീന്‍ എഡിറ്റിങ്' (CRISPR-Cas9) പോലുള്ള സാധ്യതകള്‍ മറുവശത്ത്. ഇത്തരത്തിലാണ് കാര്യങ്ങള്‍ പുരോഗമിക്കുന്നത്. 

അതിനിടെ, ഇതുവരെ ആരും സങ്കല്‍പ്പിക്കുക പോലും ചെയ്യാത്ത സാധ്യതയുമായി ഒരു സംഘം അമേരിക്കന്‍ ഗവേഷകര്‍ രംഗത്തെത്തിയിരിക്കുന്നു. ഒരു പ്രത്യേക ആല്‍ഗരിതം ഉപയോഗിച്ച് സൂപ്പര്‍കമ്പ്യൂട്ടറില്‍ യന്ത്രരൂപങ്ങള്‍ ഡിസൈന്‍ ചെയ്ത ശേഷം, അവയ്ക്ക് തത്തുല്യമായ, എന്നാല്‍ ജീവനുള്ള ഘടനകളെ സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുകയാണ് അവര്‍! തവളയുടെ വിത്തുകോശങ്ങള്‍ (stem cells) ആണിതിന് ഉപയോഗിച്ചത്! 

Xenopus laevis, African clawed frogs
'സ്‌കീനോപ്പസ് ലേവീസ്' എന്ന ആഫ്രിക്കന്‍ തവള. ഇവയുടെ വിത്തുകോശങ്ങളാണ് ജൈവയന്ത്രങ്ങളുടെ സൃഷ്ടിക്ക് ഉപയോഗിച്ചത്. Pic Credit: Brian Gratwicke | Wikimedia Commons.

'ജീവനുള്ള ആദ്യയന്ത്രങ്ങള്‍', 'ജീവനുള്ള ആദ്യ റോബോട്ടുകള്‍' എന്നൊക്കെ ഗവേഷകര്‍ വിശേഷിപ്പിക്കുന്ന ഈ ജൈവയന്ത്രങ്ങള്‍ക്ക് 'സ്‌കീനോബോട്ടുകള്‍' (xenobots) എന്നാണ് പേര്. ഒരിനം ആഫ്രിക്കന്‍ തവളയുടെ (African clawed frogs) ഭ്രൂണത്തില്‍ നിന്നുള്ള ഹൃദയകോശങ്ങളും ചര്‍മ്മകോശങ്ങളുമാണ് ഇവയുടെ സൃഷ്ടിക്കായി ഉപയോഗിച്ചത്. 'സ്‌കീനോപ്പസ് ലേവീസ്' (Xenopus laevis) എന്നാണ് തവളയുടെ ശാസ്ത്രീയനാമം. അതിന്റെ ചുവടുപിടിച്ചാണ് ജൈവറോബോട്ടുകള്‍ക്ക് സ്‌കീനോബോട്ടുകള്‍ എന്നു പേര് നല്‍കിയത്. 

പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന ജീവനുള്ള ഘടനകളാണിവ, കോശഘടനകളെ ജീവനുള്ള റോബോട്ടുകളായി മാറ്റാന്‍ കഴിഞ്ഞതിന്റെ ഫലം. ഇവയ്ക്ക് മുന്നോട്ടു ചലിക്കാനും, സാധനങ്ങള്‍ വഹിക്കാനും കഴിവുണ്ട്. എണ്ണം കൂടുമ്പോള്‍ പരസ്പരം 'സഹകരിച്ചുള്ള' പ്രവര്‍ത്തനവും കാഴ്ചവെയ്ക്കുന്നു! വലുപ്പം കഷ്ടിച്ച് ഒരു മില്ലിമീറ്ററേ വരൂ. 

'ഇവ ശരിക്കും പുതിയ ജീവരൂപങ്ങളാണ്, ഭൂമിയില്‍ ഇതുവരെ നിലനിന്നിട്ടില്ലാത്തവ', പഠനത്തിന് നേതൃത്വം നല്‍കിയവരില്‍ ഒരാളായ മൈക്കല്‍ ലെവിന്‍ (Michael Levin) പറയുന്നു. മസാച്യൂസെറ്റ്‌സിലെ മെഡ്ഫഡില്‍ ടഫ്റ്റ്‌സ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിക്ക് കീഴിലെ 'അലന്‍ ഡിസ്‌കവറി സെന്റര്‍' ഡയറക്ടറാണ് അദ്ദേഹം. 

Xenobots
സ്‌കീനോബോട്ടുകളിലൊന്ന്, നാലുകാലുള്ളത്. Pic Credit: Douglas Blackiston

ഈ ജൈവയന്ത്രങ്ങളെ പലതരത്തില്‍ ഭാവിയില്‍ ഉപയോഗിക്കാന്‍ കഴിയും. മൈക്രോപ്ലാസ്റ്റിക്കുകള്‍ നീക്കി കടല്‍ ശുദ്ധീകരിക്കാനും, വിഷവസ്തുക്കള്‍ കണ്ടെത്തി വിഘടിപ്പിക്കാനും, ശരീരത്തിലുള്ളില്‍ ലക്ഷ്യസ്ഥാനങ്ങളില്‍ ഔഷധങ്ങള്‍ എത്തിക്കാനും, രക്തധമനികളിലെ കൊഴുപ്പുകട്ടകള്‍ നീക്കംചെയ്യാനുമൊക്കെ ഭാവിയില്‍ ഇത്തരം ജൈവറോബോട്ടുകള്‍ സഹായിക്കുമെന്ന് ഗവേഷകര്‍ പറയുന്നു! 

റോബോട്ടുകള്‍ക്ക് രൂപംനല്‍കുന്നവര്‍ക്ക് സാധാരണഗതിയില്‍ പ്രിയം ലോഹങ്ങളും പ്ലാസ്റ്റിക്കുകളുമാണ്. ഈടും ശക്തിയും ലഭിക്കാന്‍ അതാണ് നല്ലത്. എന്നാല്‍, സ്‌കീനോബോട്ടുകളുടെ കാര്യത്തില്‍ ജീവനുള്ള കോശങ്ങളാണ് ലെവിനും കൂട്ടരും ഉപയോഗിച്ചത്. തകരാര്‍ സംഭവിച്ചാല്‍, 'ജീവനുള്ള റോബോട്ടുകള്‍' സ്വയം ഭേദമാക്കും! ദൗത്യം അവസാനിച്ചാല്‍ അവ സ്വയം നശിക്കും, സാധാരണ ജീവികളുടെ അന്ത്യംപോലെ-ഗവേഷണ ജേര്‍ണലായ 'പ്രൊസീഡിങ്‌സ് ഓഫ് നാഷണല്‍ അക്കാദമി ഓഫ് സയന്‍സസി'ല്‍ (PNAS, Jan 13, 2020) പ്രസിദ്ധീകരിച്ച പഠനറിപ്പോര്‍ട്ട് പറയുന്നു. 

Michael Levin
മൈക്കല്‍ ലെവിന്‍. Pic Credit: Alonso Nichols

പഠനത്തിന് നേതൃത്വം നല്‍കിയവരില്‍ ഒരാളും വെര്‍മാന്റ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ കമ്പ്യൂട്ടര്‍ ഗവേഷകനുമായ ജോഷ്വ ബോന്‍ഗാര്‍ഡ് (Joshua Bongard) സ്‌കീനോബോട്ടുകളെപ്പറ്റി പറയുന്നത് ഇങ്ങനെ: 'ഇവ പരമ്പരാഗത റോബോട്ടുകളല്ല. കൂടാതെ, അറിയപ്പെടുന്ന എതെങ്കിലുമിനം ജീവിയുമല്ല. ഇത് പുതിയൊരു വിഭാഗം മനുഷ്യനിര്‍മിത ഘടനകളാണ്: ജീവനുള്ള, എന്നാല്‍ പ്രോഗ്രാംചെയ്യാവുന്നവ'. ഇവല്യൂഷണറി റോബോട്ടിക്‌സ് (Evolutionary robotics) എന്ന പുതിയ സാധ്യതയുപയോഗിച്ചാണ് സ്‌കീനോബോട്ടുകള്‍ക്ക് ഗവേഷകര്‍ രൂപംനല്‍കിയത്. 

വെര്‍മാന്റ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ 'ഡീപ് ഗ്രീന്‍ സൂപ്പര്‍ കമ്പ്യൂട്ടര്‍' സംവിധാനത്തിലാണ്, ഒരു 'ഇവല്യൂഷണറി ആല്‍ഗരിതം' (evolutionary algorithm) ഉപയോഗിച്ച് ബോന്‍ഗാര്‍ഡും സംഘവും സ്‌കീനോബോട്ടുകള്‍ ഡിസൈന്‍ ചെയ്തത്. തവളയുടെ ഭ്രൂണത്തില്‍ നിന്നുള്ള ചര്‍മകോശങ്ങളും ഹൃദയകോശങ്ങളും (500 മുതല്‍ 1000 എണ്ണം വരെ) ക്രമമില്ലാതെ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്നതിന് സമാനമായ ത്രിമാനഘടനകള്‍ കമ്പ്യൂട്ടറില്‍ രൂപപ്പെടുത്തുകയാണ് ആദ്യം ചെയ്തത്. 

Joshua Bongard
ജോഷ്വ ബോന്‍ഗാര്‍ഡ്. Pic Credit: University of Vermont

ഇങ്ങനെ കമ്പ്യൂട്ടറില്‍ സൃഷ്ടിച്ച ഓരോ ത്രിമാനഘടനയെയും വെര്‍ച്വല്‍ പരിസ്ഥിതിയില്‍ ടെസ്റ്റുചെയ്യാനാകും. ഹൃദയകോശങ്ങള്‍ സ്പന്ദിക്കുമ്പോള്‍, ഇവ ഓരോന്നും എത്രദൂരം സഞ്ചരിക്കും എന്നൊക്കെ പരിശോധിക്കാം. മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവെയ്ക്കുന്ന ഘടനകളുപയോഗിച്ച് സൂപ്പര്‍കമ്പ്യൂട്ടര്‍ കൂടുതല്‍ ത്രിമാന ഡിസൈനുകള്‍ സൃഷ്ടിക്കും. സ്വന്തംനിലയ്ക്ക് വിവിധ പരീക്ഷണ ഘട്ടങ്ങളിലൂടെ അവ കടന്നുപോകും. 

സ്വാഭാവികമായി തന്നെ ചുരുങ്ങുകയും വികസിക്കുകയും ചെയ്യുന്നവയാണ് ഹൃദയകോശങ്ങള്‍. ഊര്‍ജ്ജം തീരുംവരെ ജൈവറോബോട്ടുകളെ ചലിപ്പിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മയന്ത്രങ്ങളായി ഈ കോശങ്ങള്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കും. ഒരാഴ്ച മുതല്‍ പത്തുദിവസം വരെ റോബോട്ടുകള്‍ക്ക് അതിജീവിക്കാനുള്ള ഊര്‍ജം കോശങ്ങളിലുണ്ട്. ഏതാണ്ട് നൂറു തലമുറ വരെ നീളുന്ന ആയിരക്കണക്കിന് ഇത്തരം ഡിസൈനുകള്‍ സൂപ്പര്‍കമ്പ്യൂട്ടറില്‍ ബോന്‍ഗാര്‍ഡും സംഘവും സൃഷ്ടിച്ചു. 

Living Robots, Xenobots
സ്‌കീനോബോട്ടുകള്‍ സഞ്ചരിച്ചതിന്റെ അടയാളങ്ങള്‍. Pic Credit: Douglas Blackiston

ബോന്‍ഗാര്‍ഡിന്റെ ഡിസൈനുകള്‍ സൈദ്ധാന്തികതലത്തില്‍ മാത്രമുള്ളവയായിരുന്നു. ഏവരെയും അമ്പരപ്പിച്ചുകൊണ്ട്, ലെവിന്റെ ലാബിലെ ഡഗ്ലാസ് ബ്ലാക്കിസ്റ്റണ്‍ (Douglas Blackiston) എന്ന ഗവേഷകന്‍, തവളയുടെ ഭ്രൂണവിത്തുകോശങ്ങളുപയോഗിച്ച് അതിലൊരു ഡിസൈന്‍ നിര്‍മിച്ചു! കമ്പ്യൂട്ടര്‍ സൃഷ്ടിച്ച ഡിസൈന്‍ യഥാര്‍ഥലോകത്ത് സാധ്യമാകുമെന്ന് അതുവരെ ആര്‍ക്കും അറിയില്ലായിരുന്നു-ബോന്‍ഗാര്‍ഡ് പറയുന്നു! 

ലെവിന്‍ നേതൃത്വം നല്‍കുന്ന സംഘം, തവളഭ്രൂണത്തില്‍ നിന്ന് കോശങ്ങളെടുത്ത് കൂട്ടമായി പെരുപ്പിച്ചു. എന്നിട്ട്, ആല്‍ഗരിതം വഴി ഡിസൈന്‍ ചെയ്ത ഘടനയില്‍, ഒരു ശില്പി ചെയ്യുന്ന മാതിരി കോശങ്ങള്‍ ചേര്‍ത്തുവെച്ചു. ശില്പി ശിലയാണുപയോഗിക്കുന്നതെങ്കില്‍, ഗവേഷകര്‍ ജീവനുള്ള കോശങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു. അങ്ങനെയാണ്, പൂര്‍ണമായും ജീവിയോ, പൂര്‍ണമായും യന്ത്രമോ അല്ലാത്ത ജൈവറോബോട്ടുകള്‍ ലെവിന്റെ ലാബിലെ പെട്രി ഡിഷുകളില്‍ ചലിക്കാന്‍ തുടങ്ങിയത്.

Evolutionary robotics
ആല്‍ഗരിതം ഉപയോഗിച്ച് സൂപ്പര്‍കമ്പ്യൂട്ടറില്‍ സൃഷ്ടിച്ച ത്രിമാനഘടനകള്‍. Pic Credit: Douglas Blackiston

കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നത് പുതിയൊരു സാധ്യതയാണ്. വെല്ലുവിളികള്‍ ഉയരുക സ്വാഭാവികം. സ്‌കീനോബോട്ടുകളുടെ സൃഷ്ടി ചില ധാര്‍മിക, നൈതിക പ്രശ്‌നങ്ങള്‍ ഉയര്‍ത്തുന്ന കാര്യം, പഠനറിപ്പോര്‍ട്ടിന്റെ മുഖ്യരചയിതാവും വെര്‍മാന്റ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ ഗവേഷണവിദ്യാര്‍ഥിയുമായ സാം ക്രീഗ്മാന്‍ (Sam Kriegman) ചൂണ്ടിക്കാട്ടുന്നു. ചര്‍ച്ചചെയ്യപ്പെടേണ്ട സംഗതിയാണിത്. 

എന്നാല്‍, ഇത്തരം ജൈവയന്ത്രങ്ങള്‍ ലോകം കീഴടക്കും എന്നൊന്നും ഗവേഷകര്‍ കരുതുന്നില്ല. 

കേവലം ജൈവറോബോട്ടുകളെ സൃഷ്ടിക്കുന്നതില്‍ ഉപരി, മറ്റു ചില പ്രധാന ലക്ഷ്യങ്ങള്‍ ഇത്തരം ഗവേഷണങ്ങള്‍ക്കുണ്ട്. 'ജീവന്റെ സോഫ്റ്റ്‌വേറിനെ മനസിലാക്കുക' എന്നതാണ് അതില്‍ പ്രധാനം. ജനനവൈകല്യങ്ങള്‍, അര്‍ബുദം, വാര്‍ധക്യരോഗങ്ങള്‍, തുടങ്ങിയവയൊക്കെ പരിഹരിക്കാന്‍, ഭാവിയില്‍ ഇത്തരം ബയോളജിക്കല്‍ ഘടനകള്‍ സഹായിച്ചേക്കും, ക്രീഗ്മാന്‍ പറയുന്നു. 

അവലംബം -

* A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms. By Sam Kriegman et al. Proceedingsof the National Academy of Sciences (PNAS), Jan 13, 2020.
* Scientists use stem cells from frogs to build first living robots. By Ian Sample. The Guardian, Jan 13, 2020.
* Team Builds the First Living Robots. By University of Vermont. News Release, Jan 13, 2020
* Scientists Build 'First Living Robots' From Frog Stem Cells. By Victor Tangermann. Futurism, Jan 14, 2020. 

* മാതൃഭൂമി നഗരം പേജില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്

Content Highlights: Living Robots, Xenobots, Josh Bongard, First living machines, African clawed frogs, Programmable organisms, Biological machines, Evolutionary robotics