Inženjeri sa Sveučilišta Cornell u New Yorku stvorili su umjetni materijal koji ima tri ključne osobine živog bića - metabolizam, rast i organizaciju. Metabolizam je skup kemijskih procesa koji pretvaraju hranu u energiju potrebnu za održavanje na životu, rast označava izgradnju tijela i povećanje volumena tijela, a organizacija je osobina prema kojoj je tijelo živih organizama građeno od jedne ili više stanica, koje su osnovne jedinice života. Takav podvig uspjeli su izvesti korištenjem DNK kako bi napravili strojeve iz biomaterijala koji bi imali karakteristike živih organizama.
Procesom koji su nazvali DASH, što označava "DNA-based Assembly and Synthesis of Hierarchical materials", znanstvenici su napravili DNK materijal koji ima metabolizam.
Cilj znanstvenika nije bio stvoriti novi oblik života, već stroj s prirodnim karakteristikama.
- Ne stvaramo nešto što je živo, nego materijale koji su puno sličniji živim organizmima nego što je ikada prije viđeno - rekao je Dan Luo, profesor biološkog i ekološkog inženjerstva.
Glavna inovacija je programirani metabolizam koji je kodiran u DNK materijal. Upute za metabolizam i autonomnu regeneraciju omogućuju materijalu da samostalno raste.
U svome radu, znanstvenici su metabolizam opisali kao sustav kojim se "materijali koji sadrže život autonomno sintetiziraju, sastavljaju, raspršuju i dekomponiraju na kontrolirani, hijerarhijski način uz pomoć bioloških procesa".
Da bi nastavio živjeti, živi organizam mora biti u stanju generirati nove stanice, dok odbacuje stare i otpad. To je proces koji su znanstvenici duplicirali pomoću DASH-a.
Oni su osmislili biomaterijale koji mogu nastati samostalno iz nanostupanjskih građevnih blokova. Biomaterijal se prvo može rasporediti u polimere, a nakon toga u mezoskalne oblike.
DNK molekule u strojevima su duplicirane stotine tisuća puta, što je rezultiralo lancima ponavljajućeg DNK koji je po dužini bio svega nekoliko milimetara dugačak. Otopina s reakcijom ubrizgana je u poseban mikrofluidni uređaj koji je olakšavao biosintezu.
Taj se tok 'isprao' preko materijala što je rezultiralo da DNK sintetizira vlastite niti. Stroj je čak imao i vlastitu pokretljivost - prednji kraj je rastao dok se kraj repa smanjivao čime je on puzao prema naprijed. Ta je činjenica omogućila istraživačima da natječu dijelove materijala međusobno u 'utrci'.
- Dizajn je još primitivan, ali je pokazao na novi put u stvaranju dinamičnih strojeva iz biomolekula. Nalazimo se tek na prvoj stepenici izgradnje stvarnih robota s umjetnim metabolizmom. Umjetni metabolizam mogao bi pokazati nove granice robotike - objasnio je Shogo Hamada, voditelj i koautor članka te predavač i znanstveni suradnik u Luovom laboratoriju.
- Stvoreni materijal može preživjeti dva ciklusa sinteze i degradacije, ali istraživači smatraju da mu se dugovječnost može produžiti. To bi moglo dovesti do više generacija materijala što bi na kraju rezultiralo "samo-reproduktivnim strojevima" - rekao je Hamada.
On također predviđa da će se sustav moći samostalno evoluirati.
Inženjeri sada planiraju otkriti kako napraviti da materijal reagira na podražaje i da može samostalno tražiti svjetlo ili hranu. Također, žele da materijal bude u stanju izbjeći štetne podražaje.