Scienziati creano i primi robot viventi e autoriproducenti

Gli scienziati dell’Università del Vermont, dell’Università di Tufts e del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard hanno creato i primi robot viventi e autoriproducenti. La creazione è seguita alla scoperta di una nuova forma di riproduzione biologica.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sui Proceedings of the National Academy of Sciences.

Xenobots viventi

Il team è lo stesso che ha costruito i primi “Xenobots” viventi e ha scoperto che gli organismi progettati al computer e assemblati a mano sono in grado di nuotare fuori dalla loro piccola ciotola per trovare cellule singole. Quindi, raccolgono centinaia di esse insieme per assemblare “Xenobots” “baby” che diventano Xenobots regolari dopo solo pochi giorni.

I nuovi Xenobots possono quindi andare fuori e costruire copie di se stessi, ripetendo questo processo più e più volte.

Joshua Bongard, Ph.D., è un informatico e un esperto di robotica all’Università del Vermont. Ha guidato la ricerca.

“Con il design giusto, si autoriproducono spontaneamente”, ha detto Bongard.

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

Michael Levin, Ph.D., è un professore di biologia e direttore del Centro di scoperta Allen all’Università di Tufts e co-leader della nuova ricerca. È anche un membro associato del Wyss Institute.

“Sarebbero seduti all’esterno di una larva di rana, tenendo lontani i patogeni e ridistribuendo il muco”, ha detto Levin. “Ma noi li stiamo mettendo in un contesto nuovo. Stiamo dando loro la possibilità di rimmaginare la loro multicellularità”.

Douglas Blackiston, Ph.D., è co-autore della ricerca e scienziato senior all’Università di Tufts e al Wyss Institute. Era responsabile dell’assemblaggio degli Xenobot “genitori” e dello sviluppo della parte biologica dello studio.

“La gente ha pensato per molto tempo che abbiamo lavorato fuori tutti i modi in cui la vita può riprodursi o replicarsi. Ma questo è qualcosa che non è 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 larve di rana, usano la loro intelligenza collettiva, una plasticità, per fare qualcosa di sorprendente”.

Replicazione spontanea

Esperimenti precedenti hanno dimostrato come gli Xenobots possano essere progettati per eseguire compiti semplici, ma i nuovi mostrano come gli oggetti biologici possano replicarsi spontaneamente.

“Abbiamo il genoma completo e inalterato della rana, ma non dà alcun indizio che queste cellule possano lavorare insieme in 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 che è molto diverso da come le rane lo fanno. Nessun animale o pianta noto alla scienza si replica in questo modo”, ha detto Kriegman.

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

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

“Stiamo lavorando per capire questa proprietà: la replicazione. Il mondo e le tecnologie stanno cambiando rapidamente. È importante, per la società nel suo complesso, che studiamo e capiamo come funziona”, ha detto Bongard. “I robot non sono ciò che mi tiene sveglio di notte. Ciò che presenta un rischio è la prossima pandemia; il danno agli ecosistemi dovuto all’inquinamento; le minacce sempre più gravi del cambiamento climatico. Questo è un sistema ideale per studiare i sistemi di replicazione autoriproducenti. Abbiamo un imperativo morale per capire le condizioni in cui possiamo controllarlo, dirigerlo, spegnerlo, esagerarlo”.

I robot viventi sono interamente conservati in un laboratorio, possono essere spenti facilmente e sono esaminati da esperti etici federali, statali e istituzionali.

Il team vede molte potenziali applicazioni per questa tecnologia, tra cui la medicina rigenerativa.

“Se sapessimo come dire a gruppi di cellule di fare ciò che vogliamo che facciano, alla fine, è la medicina rigenerativa – è la soluzione per le lesioni traumatiche, i difetti di nascita, il cancro e l’invecchiamento”, ha detto Levin. “Tutti questi problemi diversi sono qui perché non sappiamo come prevedere e controllare cosa costruiranno i gruppi di cellule. Gli Xenobots sono una nuova piattaforma per insegnarci”.