Maggio 19, 2022

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I primi robot viventi e autoriproduttivi al mondo si riproducono come Pac-Man

Costituiti dalle cellule staminali della rana artigliata africana (Xenopus laevis) da cui prende il nome, gli xenobot sono larghi meno di un millimetro (0,04 pollici). Queste palline sono state rivelate per la prima volta nel 2020 dopo che gli esperimenti hanno dimostrato che possono muoversi, lavorare insieme in gruppi e auto-guarirsi.

Ora gli scienziati che lo hanno sviluppato presso l’Università del Vermont, la Tufts University e il Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard affermano di aver scoperto una forma completamente nuova di riproduzione biologica diversa da qualsiasi animale o pianta conosciuta dalla scienza.

Mi ha sconvolto”, ha detto Michael Levine, professore di biologia e direttore dell’Allen Discovery Center della Tufts University, coinvolto nella nuova ricerca.

“Le rane hanno un metodo di riproduzione che usano normalmente, ma quando … libera (le cellule) dal resto dell’embrione e dà loro la possibilità di capire come si trovano in un nuovo ambiente, e non solo immaginano un nuovo modo di locomozione, ma apparentemente scoprono anche un nuovo modo di riprodursi.”

Robot o creatura vivente?

Le cellule staminali sono cellule non specializzate che hanno la capacità di svilupparsi in diversi tipi di cellule. Per realizzare questi robot, i ricercatori hanno prelevato cellule staminali vive da embrioni di rana e le hanno lasciate in incubazione. Non c’è manipolazione genetica.

“La maggior parte delle persone pensa che i robot siano fatti di metallo e ceramica, ma non si tratta tanto di ciò di cui è fatto un essere umano quanto di ciò che fa, agendo da solo per conto delle persone”, ha affermato Josh Bongaard, professore di informatica ed esperto di robotica presso l’Università del Vermont e autore principale dello studio.

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In questo modo è un robot ma è anche chiaramente un organismo costituito da una cellula di rana non OGM.

Hanno scoperto che gli xenobot, che inizialmente erano di forma sferica e composti da circa 3.000 cellule, potevano riprodursi, ha detto Bongard. Ma è successo raramente e solo in circostanze specifiche. Bongard ha affermato che gli xenobot utilizzano la “trascrizione cinetica”, un processo noto che si verifica a livello molecolare ma non precedentemente osservato su scala cellulare o interi organismi.

Con l’aiuto dell’intelligenza artificiale, i ricercatori hanno quindi testato miliardi di forme del corpo per rendere gli xenobot più efficienti in questo tipo di replica. Il supercomputer aveva una forma a C che assomigliava a Pac-Man, il videogioco degli anni ’80. Hanno scoperto che è stato in grado di trovare minuscole cellule staminali in una capsula di Petri, ne ha raccolte centinaia nella sua bocca e dopo pochi giorni il fascio di cellule è diventato nuovi xenobot.

Il genitore fa girare una grande palla di cellule staminali che maturano in un nuovo xenobot.

“L’intelligenza artificiale non ha programmato queste macchine nel modo in cui normalmente pensiamo alla scrittura del codice”, ha detto Bongard. “Ha modellato, scolpito e creato questa figura di Pac-Man”.

“La forma, alla base, è il software. La forma influenza il comportamento degli xenobot per amplificare questo processo incredibilmente sorprendente”.

Gli xenobot sono una tecnologia molto antica – pensate a un computer degli anni ’40 – e non ha ancora alcuna applicazione pratica. Tuttavia, questa combinazione di biologia molecolare e intelligenza artificiale può essere utilizzata per una serie di compiti nel corpo e nell’ambiente, secondo i ricercatori. Ciò potrebbe includere cose come la raccolta di microplastiche negli oceani, l’esame degli apparati radicali e la medicina rigenerativa.

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Sebbene il potenziale per l’autoriproduzione delle biotecnologie possa essere preoccupante, i ricercatori hanno affermato che le macchine vive erano interamente contenute in un laboratorio e potevano essere estinte facilmente, perché sono biodegradabili e regolate da esperti di etica.

La ricerca è stata finanziata in parte dalla Defense Advanced Research Projects Agency, un’agenzia federale che sovrintende allo sviluppo della tecnologia per uso militare.

“Ci sono molte cose che si possono ottenere se sfruttiamo questo tipo di plasticità e la capacità delle cellule di risolvere i problemi”, ha detto Bongard.

Lo studio è stato pubblicato lunedì sulla rivista scientifica peer-reviewed PNAS.