Scienziati creano i primi robot viventi in grado di autoriprodursi

Gli scienziati dell’Università del Vermont, dell’Università Tufts e dell’Istituto Wyss per l’ingegneria ispirata alla biologia di Harvard hanno creato i primi robot viventi in grado di autoriprodursi. La creazione è seguita alla scoperta di una nuova forma di riproduzione biologica.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati nel 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 dal loro piccolo piatto per trovare cellule singole. Quindi, raccolgono centinaia di esse per assemblare “Xenobots” “baby” che diventano Xenobots regolari dopo solo pochi giorni.

I nuovi Xenobots possono quindi uscire 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 autoriprodurranno spontaneamente”, ha detto Bongard.

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

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

“Sarebbero seduti all’esterno di un girino, 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 coautore della ricerca e scienziato senior all’Università Tufts e all’Istituto Wyss. È stato responsabile dell’assemblaggio degli Xenobot “genitori” e dello sviluppo della parte biologica dello studio.

“La gente ha pensato per molto tempo che abbiamo lavorato su 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 girini, usano la loro intelligenza collettiva, una plasticità, per fare qualcosa di sorprendente”.

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Replicazione spontanea

Gli esperimenti precedenti hanno dimostrato come gli Xenobots potessero 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.

Dal momento che questo è un territorio completamente nuovo nel campo della robotica, il team sta rispondendo al rischio associato a questa 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 detto Bongard. ” (i robot) non sono ciò che mi tiene sveglio la notte. Ciò che presenta un rischio è la prossima pandemia; l’aumento dei danni agli ecosistemi a causa dell’inquinamento; l’intensificarsi delle minacce del cambiamento climatico. Questo è un sistema ideale per studiare i sistemi di autoriproduzione. Abbiamo un imperativo morale per comprendere le condizioni in cui possiamo controllarlo, dirigerlo, spegnerlo, esagerarlo”.

I robot viventi sono interamente mantenuti in laboratorio, possono essere spenti facilmente e sono verificati 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 cosa fare, alla fine, sarebbe la medicina rigenerativa – sarebbe 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 gruppi di cellule. Gli Xenobots sono una nuova piattaforma per insegnarci”.