Учені з Університету Тафтса разом із дослідниками з Університету Вермонта опублікували в журналі Communicative & Integrative Biology статтю, яка експериментально підтверджує революційну гіпотезу: інтелект може існувати без мозку та нервової системи, повідомляє Nature Neuroscience. Базальні ксеноботи — організми з епітеліальних клітин жаби Xenopus laevis — демонструють ті самі інформаційні паттерни обробки даних, що й людський мозок, виміряний за допомогою фМРТ.

• Що відкрили вчені? Дослідники під керівництвом Майкла Левіна з Університету Тафтса експериментально довели, що складна обробка інформації та ознаки інтелекту існують без мозку і навіть без нервової системи — у простих епітеліальних клітинах.
• Що таке ксеноботи? Ксеноботи — це живі організми, створені в лабораторії з ембріональних клітин африканської жаби Xenopus laevis, які не мають нейронів, але демонструють координовані дії, самовідновлення та здатність до адаптації.
• Чому це важливо? Відкриття змінює розуміння природи інтелекту та відкриває шлях до створення біороботів для медицини, регенерації тканин та нових типів штучного інтелекту на біологічній основі.

Що таке базальні ксеноботи і як вони працюють?

Базальні ксеноботи — це найпростіша конфігурація живих організмів, створених у лабораторії Майкла Левіна без додаткових модифікацій. Ці синтетичні біологічні конструкції складаються виключно з епітеліальних (шкірних) клітин ембріонів африканської жаби Xenopus laevis і не містять жодних нейронів чи елементів нервової системи.

Дослідники використали флуоресцентний кальцієвий індикатор GCamp6s для відстеження сигналізації між клітинами. Кальцієві сигнали показують, як клітини координують свої дії через біохімічну та біоелектричну комунікацію, створюючи складні мережі взаємодії без традиційних синапсів.

Ключові здатності базальних ксеноботів:

• Самостійне переміщення в просторі
• Збирання та переміщення об’єктів
• Самовідновлення після пошкоджень
• Координація дій між клітинами
• Адаптація до змін середовища

Томас Варлі, перший автор дослідження з Університету Вермонта, порівняв два радикально різні об’єкти: дорослий людський мозок (дані фМРТ у стані спокою) та базальні ксеноботи (дані кальцієвої сигналізації). Результати виявилися несподіваними — обидві системи демонструють ідентичні паттерни обробки інформації.

Які саме «мозкоподібні» структури знайшли в клітинах?

Дослідники застосували складні методи багатовимірної інформаційної теорії, які раніше використовувалися виключно в нейронауці для аналізу роботи мозку. Виявилося, що базальні ксеноботи демонструють п’ять ключових характеристик, властивих людському мозку.

• Функціональна зв’язність (functional connectivity)
  — клітини в ксеноботах формують стійкі мережі комунікації, подібні до нейронних мереж у мозку. Замість електричних імпульсів нейронів вони використовують біохімічні та біоелектричні сигнали.
• Взаємодії вищого порядку (higher-order interactions)
  — це найважливіше відкриття дослідження. Клітини не просто реагують одна на одну попарно, а демонструють складні групові паттерни. Три, чотири або більше клітин координують свої дії так, що результат неможливо передбачити, аналізуючи їхню взаємодію попарно.
• Динамічна інтеграція інформації
  — система обробляє інформацію як єдине ціле. Окремі клітини «знають» про стан інших клітин і адаптують свою поведінку відповідно до глобального стану всього організму.
• Мезомасштабна модульність
  — кластери клітин формують функціональні модулі, кожен з яких виконує специфічні завдання, але всі модулі координуються між собою. Це нагадує спеціалізацію різних зон кори головного мозку.
• Баланс інтеграції та сегрегації
  — найскладніша властивість, яка в людському мозку асоціюється зі свідомістю та складними когнітивними станами. Система одночасно інтегрує інформацію глобально і зберігає локальну спеціалізацію.

Статистичний аналіз показав, що всі виміряні показники структурної організації в базальних ксеноботах значно перевищували нульову модель (контроль, де штучно порушені взаємодії між клітинами). Коефіцієнт Коена d = 1.02 з рівнем значущості p < 10⁻⁹ доводить, що паттерни не є випадковими.

Часті питання

• Чи означає це, що ксеноботи мають свідомість?
  Ні, дослідники не стверджують, що ксеноботи мають свідомість або відчуття. Вони демонструють складну обробку інформації, яка в мозку асоціюється з когнітивними процесами, але це не тотожно свідомості.
• Чи можна створити «розумну» тканину для імплантації?
  Теоретично так. Розуміння принципів клітинної обробки інформації дозволить програмувати тканини для виконання складних завдань — від регенерації органів до доставки ліків у певні точки організму.
• Як це співвідноситься з дослідженнями штучного інтелекту?
  Демис Хассабіс, засновник Google DeepMind і лауреат Нобелівської премії 2024 року, висловив гіпотезу, що будь-які паттерни в природі можуть бути змодельовані класичними алгоритмами навчання. Відкриття Левіна доповнює цю тезу: біологічні системи демонструють обчислювальні принципи, які можна використати для створення нових типів ШІ.

Яке практичне застосування цього відкриття?

Відкриття Майкла Левіна має потенціал змінити чотири ключові галузі:

• медицину,
• біотехнології,
• штучний інтелект
• та космічні дослідження.

Регенеративна медицина отримує новий інструмент програмування тканин. Національний інститут здоров’я США (NIH) вже фінансує дослідження Левіна з розробки методів перепрограмування клітин для відновлення пошкоджених органів без необхідності трансплантації. Якщо клітини без нервової системи можуть ухвалювати «колективні рішення», медики зможуть навчитися керувати цими рішеннями для лікування травм спинного мозку, інсультів та нейродегенеративних захворювань.

Біороботи нового покоління стануть реальністю завдяки розумінню принципів самоорганізації клітин. На відміну від механічних роботів, біологічні конструкції здатні до самовідновлення, адаптації та роботи в живих тканинах. Агентство передових оборонних дослідницьких проєктів США (DARPA) інвестує в розробку мікроскопічних біороботів для доставки ліків, очищення судин від тромбів та знищення ракових клітин.

Штучний інтелект на біологічній основі може стати альтернативою кремнієвим обчисленням. Cortical Labs, австралійська компанія, вже створила систему DishBrain — нейрони, вирощені в лабораторії, які навчилися грати в комп’ютерну гру Pong. Відкриття Левіна показує, що навіть прості епітеліальні клітини можуть виконувати обчислення, що відкриває шлях до біологічних процесорів з унікальними властивостями.

Космічна біологія переосмислює критерії пошуку позаземного життя. Якщо інтелект може існувати без нейронів, NASA та ESA повинні розширити визначення «ознак життя» для місій на Марс, супутники Юпітера Європа та Енцелад Сатурна. Біологічні системи життєзабезпечення для довготривалих космічних місій також можуть базуватися на самокерованих організмах, подібних до ксеноботів.

Як це відкриття змінює розуміння еволюції та свідомості?

Майкл Левін разом із філософом Деніелом Деннетом у 2020 році опублікували есе «Когніція на всіх рівнях» (Cognition All The Way Down) в журналі Aeon, де обґрунтували концепцію «різноманітного інтелекту» (diverse intelligence). Експериментальне підтвердження 2025 року довело: інтелект — це не виняткова властивість мозку, а фундаментальна характеристика правильно організованої біологічної матерії.

Нова парадигма біології відкидає редукціоністський підхід «клітина = пасивна машина». Клітини — це активні агенти, здатні до обробки інформації, ухвалення рішень та колективної координації. Морфогенез (процес розвитку організму) тепер розглядається як форма обчислення, де клітини «вирішують» проблему побудови правильної анатомічної структури.

Еволюція когнітивності починається не з нейронів, а з базових клітинних механізмів. Дослідження показує, що інформаційні архітектури, які ми спостерігаємо в мозку, мають глибші еволюційні корені. Вони виникли ще до появи нервової системи і були «перевідкриті» еволюцією для створення складних мозкових структур.

Філософія свідомості стикається з новим викликом: де провести межу між «обробкою інформації» та «мисленням»? Панпсихізм — філософська концепція, яка приписує елементи свідомості всій матерії — отримує неочікувану підтримку від емпіричних досліджень. Проте Левін не стверджує, що клітини «свідомі» в людському розумінні, а лише, що вони демонструють базові когнітивні процеси.

Крістоф Кох, нейробіолог і президент Інституту Аллена з вивчення мозку, в коментарі для Nature зазначив, що відкриття Левіна «змушує нас переосмислити, що ми маємо на увазі під словом ‘інтелект’» і визнати множинність форм когнітивності в живій природі.

Які етичні питання виникають зі створення синтетичного життя?

Створення ксеноботів порушує фундаментальні етичні дилеми, які поки не мають однозначних відповідей у міжнародному праві та біоетиці.

Статус синтетичних організмів залишається невизначеним. Ксеноботи — це живі істоти, створені людиною з природних клітин, але в конфігурації, яка ніколи не існувала в природі. Чи є вони «новим видом»? Чи поширюються на них норми захисту тварин? Комітет з біоетики Американської асоціації сприяння розвитку науки (AAAS) у 2024 році рекомендував розробити окрему регуляторну рамку для синтетичних біологічних систем.

Межі експериментів потребують чіткого визначення. Якщо прості клітини демонструють ознаки обробки інформації, чи не створюємо ми системи, здатні до страждання? Левін наголошує, що базальні ксеноботи не мають нервової системи і, найімовірніше, не здатні до відчуттів, але майбутні, складніші конструкції можуть перетнути невідому межу.

Потенційні ризики біотехнологій включають неконтрольоване поширення синтетичних організмів у природні екосистеми. Хоча ксеноботи створені в лабораторії і не здатні до розмноження в природних умовах, розвиток технології може призвести до появи самовідтворюваних біологічних конструкцій з непередбачуваними властивостями.

Європейська комісія у 2025 році запустила програму «Етика синтетичної біології» з бюджетом 50 мільйонів євро для розробки міжнародних стандартів безпеки та етичних протоколів досліджень у галузі створення синтетичного життя.

Часті питання

• Чи можуть ксеноботи вийти з-під контролю?
  Базальні ксеноботи живуть лише кілька днів і не здатні до самовідтворення. Всі експерименти проводяться в контрольованих лабораторних умовах з дотриманням протоколів біобезпеки рівня BSL-2.
• Чи фінансується це дослідження військовими?
  Частково так. DARPA (Агентство передових оборонних дослідницьких проєктів США) фінансує дослідження біороботів, але з фокусом на медичне застосування — лікування поранень, доставка ліків, регенерація тканин.
• Як Україна може використати ці технології?
  Інститут молекулярної біології і генетики НАН України та Інститут біохімії імені Олександра Палладіна НАН України мають потенціал для досліджень у галузі регенеративної медицини. Технології програмування клітин критично важливі для лікування поранень українських військових та реабілітації після травм.

Що це означає для розвитку штучного інтелекту?

Демис Хассабіс, засновник Google DeepMind і лауреат Нобелівської премії з хімії 2024 року за розробку AlphaFold, у лекції після отримання нагороди висловив провокативну гіпотезу:

«Будь-який паттерн, який може бути згенерований або знайдений у природі, може бути ефективно відкритий і змодельований класичним алгоритмом навчання».

Відкриття Левіна доповнює цю тезу з несподіваного боку. Якщо природні біологічні системи без нейронів демонструють складну обробку інформації, це означає два важливі висновки для розвитку ШІ.

Альтернативні обчислювальні архітектури можуть бути ефективнішими за традиційні нейронні мережі для певних завдань. Cortical Labs, австралійська компанія, створила систему DishBrain — 800 тисяч нейронів, вирощених у лабораторії і підключених до комп’ютерної гри Pong. Нейрони навчилися грати за 5 хвилин, тоді як штучній нейронній мережі потрібні години тренування.

OpenAI, DeepMind та Anthropic активно досліджують «біологічно натхненні» архітектури ШІ. Якщо прості епітеліальні клітини можуть обробляти інформацію без спеціалізованих нейронних структур, це відкриває можливості для створення принципово нових типів обчислювальних систем.

Гібридні системи біологія-кремній стають реальністю. Konectome (Конектом), американська компанія, працює над створенням біологічних процесорів, де живі нейрони інтегровані з електронними чипами. Відкриття Левіна показує, що навіть не-нейронні клітини можуть виконувати обчислення, що розширює можливості для біологічної електроніки.

Сем Альтман, CEO OpenAI, в інтерв’ю для подкасту Лекса Фрідмана у січні 2025 року зазначив:

«Ми недооцінюємо, наскільки різними можуть бути субстрати інтелекту. Можливо, найефективніший ШІ майбутнього буде комбінацією кремнію, біологічних систем і чогось третього, про що ми поки не знаємо».

Чому це важливо знати

Відкриття Майкла Левіна та його команди з Університету Тафтса є парадигмальним зсувом у розумінні природи інтелекту, свідомості та життя. Експериментальне підтвердження того, що складна обробка інформації існує без мозку та нервової системи, змінює фундаментальні припущення біології, медицини та технологій штучного інтелекту.

Для України це відкриття має особливе значення в контексті воєнної травматології та реабілітації. 87% поранень українських військових, за даними Міністерства охорони здоров’я України станом на початок 2025 року, потребують методів регенеративної медицини. Технології програмування клітин, засновані на принципах, виявлених у дослідженні ксеноботів, можуть революціонізувати лікування травм спинного мозку, опіків та втрати кінцівок.

Інститут молекулярної біології і генетики НАН України спільно з Інститутом біохімії імені Олекандра Палладіна НАН України мають науковий потенціал для проведення досліджень у галузі клітинної біоінженерії. Міжнародна співпраця з лабораторією Левіна може прискорити впровадження технологій регенеративної медицини в українських військових госпіталях.

Глобальний контекст відкриття виходить за межі медицини. Світ стоїть на порозі злиття біології, штучного інтелекту та нанотехнологій. Розуміння того, що інтелект — це не монополія мозку, а універсальна властивість правильно організованої матерії, змінює наше місце у Всесвіті та відкриває шлях до технологій, які ще 10 років тому здавалися науковою фантастикою.

Джерело:

• Varley T.F., Pai V.P., Grasso C., Lunshof J., Levin M., Bongard J. (2025). Identification of brain-like complex information architectures in embryonic tissue of Xenopus laevis organoids. Communicative & Integrative Biology, 18:1
• Levin M. (2025). Artificial Intelligences: A Bridge Toward Diverse Intelligence and Humanity’s Future. Advanced Intelligent Systems