Les scientifiques créent les premiers robots vivants auto-réplicatifs

Les scientifiques de l’Université du Vermont, de l’Université Tufts et de l’Institut Wyss pour l’ingénierie biologiquement inspirée de Harvard ont créé les premiers robots vivants auto-réplicatifs. La création a suivi la découverte d’une nouvelle forme de reproduction biologique.

Les résultats de la recherche ont été publiés dans les Proceedings de l’Académie nationale des sciences.

Xénobots vivants

L’équipe est la même qui a construit les premiers « Xénobots » vivants, et ils ont découvert que les organismes conçus par ordinateur et assemblés à la main sont capables de nager dans leur petite cuvette pour trouver des cellules uniques. Ils rassemblent ensuite des centaines de cellules pour assembler des « bébés » Xénobots qui deviennent des Xénobots réguliers après quelques jours.

Les nouveaux Xénobots peuvent alors aller de l’avant et construire des copies d’eux-mêmes, répétant ce processus encore et encore.

Joshua Bongard, Ph.D., est un informaticien et un expert en robotique à l’Université du Vermont. Il a co-dirigé la recherche.

« Avec la bonne conception, ils se répliqueront spontanément », a déclaré Bongard.

L’équipe s’est inspirée du Xenopus laevis, une grenouille dans laquelle les cellules embryonnaires se développent en peau.

Michael Levin, Ph.D., est professeur de biologie et directeur du Centre de découverte Allen à l’Université Tufts et co-responsable de la nouvelle recherche. Il est également membre associé de l’Institut Wyss.

« Ils seraient assis à l’extérieur d’un têtard, empêchant les agents pathogènes et redistribuant le mucus », a déclaré Levin. « Mais nous les plaçons dans un contexte nouveau. Nous leur donnons la chance de réimaginer leur multicellularité ».

Douglas Blackiston, Ph.D., est co-auteur de la recherche et scientifique principal à l’Université Tufts et à l’Institut Wyss. Il a été responsable de l’assemblage des « parents » Xénobots et du développement de la partie biologique de l’étude.

« Les gens pensent depuis longtemps que nous avons trouvé toutes les façons dont la vie peut se reproduire ou se répliquer. Mais c’est quelque chose qui n’a jamais été observé auparavant », a déclaré Blackiston.

« C’est profond », a poursuivi Levin. « Ces cellules ont le génome d’une grenouille, mais, libérées de devenir des têtards, elles utilisent leur intelligence collective, une plasticité, pour faire quelque chose d’extraordinaire ».

Réplication spontanée

Des expériences antérieures ont démontré comment les Xénobots pouvaient être conçus pour réaliser des tâches simples, mais les nouveaux Xénobots montrent comment les objets biologiques peuvent se répliquer spontanément.

« Nous avons le génome complet et non altéré de la grenouille, mais il ne donne aucune indication que ces cellules peuvent travailler ensemble pour cette nouvelle tâche », a déclaré Levin.

Sam Kriegman, Ph.D., est l’auteur principal de l’étude.

« Ce sont des cellules de grenouille qui se répliquent d’une manière très différente de celle des grenouilles. Aucun animal ou plante connu dans la science ne se réplique de cette façon », a déclaré Kriegman.

L’une des plus grandes avancées de cette recherche a été la démonstration de la réplication cinématique, qui n’a jamais été observée à l’échelle de cellules ou d’organismes entiers.

Étant donné que c’est un nouveau domaine dans le domaine de la robotique, l’équipe répond au risque associé à une telle technologie.

« Nous travaillons pour comprendre cette propriété : la réplication. Le monde et les technologies changent rapidement. Il est important, pour la société dans son ensemble, que nous étudions et comprenions comment cela fonctionne », a déclaré Bongard. « (les robots) ne sont pas ce qui me tient éveillé la nuit. Ce qui présente un risque, c’est la prochaine pandémie ; les dommages accélérés à l’écosystème due à la pollution ; les menaces intensifiées du changement climatique. C’est un système idéal pour étudier les systèmes auto-réplicatifs. Nous avons une obligation morale de comprendre les conditions dans lesquelles nous pouvons les contrôler, les diriger, les éteindre, les exagérer ».

Les robots vivants sont entièrement conservés en laboratoire, peuvent être facilement éteints et sont vérifiés par des experts éthiques fédéraux, étatiques et institutionnels.

L’équipe voit de nombreuses applications potentielles pour une telle technologie, notamment la médecine régénérative.

« Si nous savions comment dire à des collections de cellules de faire ce que nous voulons qu’elles fassent, finalement, c’est la médecine régénérative — c’est la solution aux blessures traumatiques, aux défauts de naissance, au cancer et au vieillissement », a déclaré Levin. « Tous ces problèmes différents sont là parce que nous ne savons pas prédire et contrôler quels groupes de cellules vont construire. Les Xénobots sont une nouvelle plate-forme pour nous enseigner ».