Gyles Lewis
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Cosa succede quando prendi cellule da embrioni di rana e le fai crescere in nuovi organismi che sono stati "evoluti" da algoritmi? Ottieni qualcosa che i ricercatori chiamano la prima "macchina vivente" al mondo.
Sebbene le cellule staminali originali provenissero da rane, la rana artigliata africana, Xenopus laevis - questi cosiddetti xenobot non assomigliano a nessun anfibio conosciuto. Le minuscole macchie misurano solo 0,04 pollici (1 millimetro) di larghezza e sono fatte di tessuto vivente che i biologi hanno assemblato in corpi progettati da modelli computerizzati, secondo un nuovo studio.
Questi organismi mobili possono muoversi in modo indipendente e collettivo, possono auto-curare le ferite e sopravvivere per settimane alla volta e potrebbero essere potenzialmente utilizzati per trasportare medicinali all'interno del corpo di un paziente, hanno recentemente riferito gli scienziati.
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"Non sono né un robot tradizionale né una specie nota di animali", ha detto in una nota il coautore dello studio Joshua Bongard, scienziato informatico ed esperto di robotica presso l'Università del Vermont. "È una nuova classe di artefatti: un organismo vivente e programmabile".
Gli algoritmi hanno plasmato l'evoluzione degli xenobot. Sono cresciuti da cellule staminali della pelle e del cuore in ammassi di tessuto di diverse centinaia di cellule che si muovevano in impulsi generati dal tessuto muscolare cardiaco, ha detto l'autore principale dello studio Sam Kriegman, un dottorando che studia robotica evolutiva presso il Dipartimento di informatica dell'Università del Vermont, a Burlington..
"Non c'è controllo esterno da un telecomando o bioelettricità. Questo è un agente autonomo - è quasi come un giocattolo a carica", ha detto Kriegman .
I biologi hanno alimentato i vincoli di un computer per gli xenobot autonomi, come la massima potenza muscolare dei loro tessuti e il modo in cui potrebbero muoversi in un ambiente acquoso. Quindi, l'algoritmo ha prodotto generazioni di piccoli organismi. I bot con le migliori prestazioni si "riproducono" all'interno dell'algoritmo. E proprio come l'evoluzione funziona nel mondo naturale, le forme meno riuscite verrebbero eliminate dal programma del computer.
"Alla fine, è stato in grado di darci progetti che erano effettivamente trasferibili a cellule reali. È stata una svolta", ha detto Kriegman.
Gli autori dello studio hanno quindi dato vita a questi progetti, mettendo insieme le cellule staminali per formare forme 3D autoalimentate progettate dall'algoritmo di evoluzione. Le cellule della pelle hanno tenuto insieme gli xenobot e il battito del tessuto cardiaco in parti specifiche dei loro "corpi" ha spinto i robot attraverso l'acqua in una capsula di Petri per giorni e persino settimane di seguito, senza bisogno di nutrienti aggiuntivi, secondo lo studio . I robot sono stati persino in grado di riparare danni significativi, ha detto Kriegman.
"Abbiamo tagliato il robot vivente quasi a metà, e le sue cellule hanno automaticamente richiuso la cerniera del suo corpo", ha detto.
"Possiamo immaginare molte applicazioni utili di questi robot viventi che altre macchine non possono fare", ha detto il coautore dello studio Michael Levin, direttore del Center for Regenerative and Developmental Biology presso la Tufts University in Massachusetts. Questi potrebbero includere il targeting di fuoriuscite tossiche o contaminazioni radioattive, la raccolta di microplastiche marine o persino lo scavo di placca dalle arterie umane, ha affermato Levin in una nota..
Le creazioni che offuscano il confine tra robot e organismi viventi sono argomenti popolari nella fantascienza; pensa alle macchine assassine nei film di "Terminator" o ai replicanti del mondo di "Blade Runner". La prospettiva dei cosiddetti robot viventi - e l'utilizzo della tecnologia per creare organismi viventi - solleva comprensibilmente preoccupazioni per alcuni, ha affermato Levin.
"Quella paura non è irragionevole", ha detto Levin. "Quando iniziamo a scherzare con sistemi complessi che non comprendiamo, avremo conseguenze non intenzionali".
Tuttavia, basarsi su forme organiche semplici come gli xenobot potrebbe anche portare a scoperte benefiche, ha aggiunto.
"Se l'umanità vuole sopravvivere in futuro, dobbiamo capire meglio come proprietà complesse, in qualche modo, emergano da regole semplici", ha detto Levin.
I risultati sono stati pubblicati online il 13 gennaio nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.
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