AI Membantu Menjelaskan Bagaimana Organisme Individu Bergerak Dengan Cara Yang Diinginkan Tanpa Otak

Tubuh bersel tunggal dapat mendeteksi, di mana pengobatan ini paling efektif. Uang: HANYA Wien

Bagaimana makhluk kecil mencapai tujuan tertentu? Kecerdasan buatan dan jenis material dari TU Wien sekarang dapat menjelaskan hal ini.

Bagaimana mungkin berjalan di jalur yang Anda inginkan tanpa otak atau sistem saraf? Organisme bersel tunggal tampaknya dapat melakukan ini tanpa masalah: misalnya, mereka dapat berenang mencari makanan dengan bantuan ekor kecil.

Bagaimana makhluk yang sangat kompleks ini dapat melakukan ini masih belum jelas sampai sekarang. Namun, tim peneliti di TU Wien (Wina) kini dapat meniru metode ini secara online: Mereka telah menghitung hubungan fisik antara hewan paling sederhana dan lingkungannya. Daerah ini bercampur air, mengandung unsur hara yang tersebar tidak merata.

Badan percobaan memiliki kemampuan untuk memilah informasi makanan dengan caranya sendiri yang sederhana. Dengan bantuan pembelajaran mesin, analisis data yang ada diubah dan diadaptasi dalam sejumlah cara yang fleksibel. Hasilnya adalah penelitian hidup dengan bantuan komputer tentang makanan yang mirip dengan apa yang dihasilkannya.

Kemotaksis: Itu selalu berjalan di tempat pembuatannya

“Awalnya, sangat mengejutkan bahwa bentuk sederhana seperti itu dapat menyelesaikan tugas yang begitu sulit,” kata Andras Zöttl, yang memimpin studi tersebut, yang berpartisipasi dalam “Theory of Soft Matter” (dipimpin oleh Gerhard Kahl) di Institute of Theoretical Physics di TU Wien. “Bakteri dapat menggunakan reseptor untuk mendeteksi sinyal tertentu, misalnya, udara atau enzim yang tumbuh, dan informasi ini memungkinkan mereka untuk bergerak secara langsung. Ini disebut kemotaksis. ”

Karakteristik komponen multi-kelompok tertentu dapat dijelaskan dengan interaksi sel saraf. Tetapi organisme bersel tunggal tidak memiliki sel saraf – dalam hal ini, langkah paling sederhana mungkin dilakukan di dalam sel. Sampai saat ini, belum dijelaskan bahwa pengurangan tersebut akan cukup untuk menghubungkan alat bantu visual sederhana – misalnya dari sensor medis – dengan kendaraan yang bergerak.

Andreas Zöttl menyatakan: “Untuk merasa baik, Anda perlu memiliki tubuh yang bergerak dengan cara tertentu.” Kami telah memilih metode sederhana yang memungkinkan pergerakan di dalam air pada awalnya. Tubuh bersel tunggal kami terdiri dari tiga jenis jaringan ikat. Sekarang muncul pertanyaan: apakah otot ini bertahan? terhubung sedemikian rupa sehingga seluruh tubuh dapat bergerak dalam garis lurus? Yang terpenting: dapatkah ini dilakukan dengan mudah, atau apakah memerlukan koreksi yang rumit? ”

Jaringan kecil simbol dan aturan

Benedikt Hartl, yang menggunakan keahliannya, berkata: “Bahkan organisme bersel tunggal tidak memiliki sel saraf – cara logis untuk menghubungkan ‘pikiran’ dan gerakannya dapat ditafsirkan secara matematis dengan cara yang sama seperti jaringan saraf. ‘ tubuh sel, ada hubungan normal antara berbagai komponen sel. Sinyal kelompok dipicu dan akhirnya memicu gerakan tubuh lainnya.

“Ini dan faktor-faktor terkait sedang diuji secara elektronik dan dimodifikasi secara genetik: Generasi demi generasi, genetika sel-sel sedikit dimodifikasi,” kata Maximilian Hübl, yang membaca lebih lanjut tentang topik tersebut sebagai bagian dari gagasan Masternya.. Mikroorganisme lain yang bekerja sangat baik dalam mengarahkan transisi ke obat yang diinginkan diizinkan untuk “bereproduksi”, sedangkan strain yang kurang efisien “menghilang”. Dengan cara ini, setelah beberapa generasi, mesin pengatur telah muncul – sangat mirip dengan evolusi alam – yang memungkinkan hanya satu benda untuk mengubah persepsi unsur-unsur dan mengendalikannya dengan cara yang sangat sederhana dan dengan sirkuit aslinya.

Gerakan yang tidak berubah – tetapi dengan tujuan konkret

Andreas Zöttl berkata: “Jangan menganggapnya sebagai hewan yang sangat berkembang yang mengenali sesuatu dan kemudian berlari ke benda itu. “Ini seperti bergerak. Tapi satu yang akhirnya memimpin. Dan itulah yang Anda lihat pada organisme bersel tunggal di alam. ”

Eksperimen komputer dan asumsi algoritmik yang baru-baru ini diterbitkan di surat kabar populer PNAS menegaskan bahwa sejumlah kecil jaringan kontrol sebenarnya cukup untuk membangun gerakan yang tampaknya rumit. Jika kondisi fisik dipertimbangkan dengan benar, mesin internal sederhana sudah cukup untuk mereproduksi gerakan luar biasa yang diketahui dari alam.

Bukunya: “Microswimmers mempelajari kemotaksis dengan algoritma genetika” oleh Benedikt Hartl, Maximilian Hübl, Gerhard Kahl dan Andreas Zöttl, 11 Mei 2021, Pertumbuhan Akademi Sains Nasional.
BAHASA: 10.1073 / pnas.2019683118

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.