Scienziati creano i primi robot viventi autoreplicanti

Scienziati dell'Università del Vermont, della Tufts University e del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell'Università di Harvard hanno creato i primi robot viventi autoreplicanti. La creazione ha seguito la scoperta di una nuova forma di riproduzione biologica.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati nel Atti della National Academy of Sciences.

Xenobot viventi

Il team è lo stesso che ha costruito i primi "Xenobot" viventi e ha scoperto che gli organismi progettati al computer e assemblati a mano sono in grado di nuotare nel loro minuscolo piatto per trovare singole cellule. Quindi ne raccolgono centinaia per assemblare Xenobot "piccoli" che diventano Xenobot normali dopo pochi giorni. 

I nuovi Xenobot possono quindi uscire e costruire copie di se stessi, ripetendo questo processo più e più volte.

Joshua Bongard, Ph.D., è un informatico ed esperto di robotica presso l'Università del Vermont. Ha co-condotto la ricerca.

"Con il design giusto, si auto-replicheranno spontaneamente", ha affermato Bongard. 

Il team ha tratto ispirazione dal Xenopus laevis rana, in cui le cellule embrionali si svilupperebbero nella pelle.

Michael Levin, Ph.D., è professore di biologia e direttore dell'Allen Discovery Center presso la Tufts University e co-leader della nuova ricerca. È anche un membro della facoltà associata presso il Wyss Institute. 

"Sarebbero seduti all'esterno di un girino, tenendo fuori gli agenti patogeni e ridistribuendo il muco", ha detto Levin. “Ma li stiamo inserendo in un nuovo contesto. Stiamo dando loro la possibilità di reinventare la loro multicellularità”.

Douglas Blackiston, Ph.D., è coautore della ricerca e scienziato senior presso la Tufts University e il Wyss Institute. Era responsabile dell'assemblaggio dei "genitori" Xenobot e dello sviluppo della parte biologica dello studio.

"Per molto tempo si è pensato di aver capito tutti i modi in cui la vita può riprodursi o replicarsi. Ma questo è qualcosa che non era mai stato osservato prima", ha detto Blackiston.

"Questo è profondo", ha continuato Levin. "Queste cellule hanno il genoma di una rana, ma, liberate dal diventare girini, usano la loro intelligenza collettiva, una plasticità, per fare qualcosa di sbalorditivo". 

Replicazione spontanea

Esperimenti precedenti hanno dimostrato come gli Xenobot potrebbero essere progettati per svolgere compiti semplici, ma i nuovi mostrano come gli oggetti biologici possono replicarsi spontaneamente.

"Abbiamo il genoma della rana completo e inalterato, ma non dà alcun indizio sul fatto che queste cellule possano lavorare insieme su questo nuovo compito", ha detto Levin.

Sam Kriegman, Ph.D., è l'autore principale dello studio.

“Queste sono cellule di rana che si replicano in un modo molto diverso da come lo fanno le rane. Nessun animale o pianta conosciuta dalla scienza si replica in questo modo", ha detto Kriegman.

Una delle più grandi scoperte in questa ricerca è stata la dimostrazione della replicazione cinematica, che non è mai stata osservata su scala di intere cellule o organismi. 

Poiché questo è un territorio completamente nuovo nel campo della robotica, il team sta rispondendo al rischio associato a tale tecnologia.

"Stiamo lavorando per comprendere questa proprietà: la replicazione. Il mondo e le tecnologie stanno cambiando rapidamente. È importante, per la società nel suo complesso, che studiamo e comprendiamo come funziona", ha affermato Bongard. "(I robot) non sono ciò che mi tiene sveglio la notte. Ciò che rappresenta un rischio è la prossima pandemia; l'accelerazione dei danni agli ecosistemi causati dall'inquinamento; l'intensificarsi delle minacce derivanti dal cambiamento climatico. Questo è un sistema ideale in cui studiare i sistemi autoreplicanti. Abbiamo l'imperativo morale di comprendere le condizioni in cui possiamo controllarli, dirigerli, domarli, esagerarli".

I robot viventi sono interamente tenuti in un laboratorio, possono essere estinti facilmente e sono controllati da esperti di etica federali, statali e istituzionali. 

Il team vede molte potenziali applicazioni per tale tecnologia, inclusa la medicina rigenerativa.

"Se sapessimo come dire a gruppi di cellule di fare ciò che vogliamo che facciano, in definitiva, questa sarebbe la medicina rigenerativa: la soluzione a traumi, difetti congeniti, cancro e invecchiamento", ha affermato Levin. "Tutti questi diversi problemi esistono perché non sappiamo come prevedere e controllare quali gruppi di cellule si formeranno. Gli xenobot sono una nuova piattaforma per insegnarcelo".