Cosa succede quando prendi le cellule dagli embrioni di rana e le cresci in nuovi organismi che sono stati "evoluti" da algoritmi? Ottieni qualcosa che i ricercatori chiamano la prima "macchina vivente" al mondo.
Sebbene le cellule staminali originali provenissero dalle rane - la rana artigliata africana, Xenopus laevis - questi cosiddetti xenobot non assomigliano a nessun anfibio conosciuto. Le piccole chiazze misurano solo 1 millimetro di 0,04 pollici e sono fatte di tessuto vivente che i biologi hanno assemblato in corpi progettati da modelli computerizzati, secondo un nuovo studio.
Questi organismi mobili possono muoversi autonomamente e collettivamente, possono auto-guarire le ferite e sopravvivere per settimane alla volta e potrebbero essere potenzialmente utilizzati per trasportare medicinali all'interno del corpo di un paziente, hanno recentemente riferito gli scienziati.
"Non sono né un robot tradizionale né una specie nota di animale", ha detto in una nota il coautore dello studio Joshua Bongard, un informatico ed esperto di robotica all'Università del Vermont. "È una nuova classe di artefatti: un organismo vivente, programmabile."
Gli algoritmi hanno modellato l'evoluzione degli xenobot. Sono cresciute da cellule staminali della pelle e del cuore in ammassi di diverse centinaia di cellule che si muovevano negli impulsi generati dal tessuto muscolare del cuore, ha detto l'autore dello studio principale Sam Kriegman, un dottorando che studia robotica evolutiva nel Dipartimento di Informatica dell'Università del Vermont, a Burlington .
"Non esiste alcun controllo esterno da un telecomando o bioelettricità. Questo è un agente autonomo - è quasi come un giocattolo a carica", ha detto Kriegman a Live Science.
I biologi hanno alimentato un vincolo informatico per gli xenobot autonomi, come la massima potenza muscolare dei loro tessuti e il modo in cui potrebbero muoversi attraverso un ambiente acquoso. Quindi, l'algoritmo ha prodotto generazioni di piccoli organismi. I robot con le migliori prestazioni si "riproducono" all'interno dell'algoritmo. E proprio come l'evoluzione funziona nel mondo naturale, le forme di minor successo verrebbero eliminate dal programma per computer.
"Alla fine, è stato in grado di darci progetti che erano effettivamente trasferibili a cellule reali. È stata una svolta", ha detto Kriegman.
Gli autori dello studio hanno quindi dato vita a questi progetti, riunendo le cellule staminali per formare forme 3D autoalimentate progettate dall'algoritmo di evoluzione. Le cellule della pelle hanno tenuto insieme gli xenobot e il battito del tessuto cardiaco in parti specifiche dei loro "corpi" ha spinto i robot attraverso l'acqua in una capsula di Petri per giorni e persino settimane a un tratto, senza bisogno di ulteriori nutrienti, secondo lo studio . I robot sono stati anche in grado di riparare danni significativi, ha affermato Kriegman.
"Abbiamo tagliato il robot vivente quasi a metà, e le sue cellule si sono automaticamente chiuse con un lampo sul suo corpo", ha detto.
"Possiamo immaginare molte utili applicazioni di questi robot viventi che altre macchine non possono fare", ha affermato il co-autore dello studio Michael Levin, direttore del Center for Regenerative and Developmental Biology presso la Tufts University nel Massachusetts. Questi potrebbero includere il bersaglio di fuoriuscite tossiche o contaminazione radioattiva, la raccolta di microplastiche marine o persino lo scavo di placca dalle arterie umane, ha affermato Levin in una nota.
Le creazioni che sfocano il confine tra robot e organismi viventi sono argomenti popolari nella fantascienza; pensa alle macchine killer nei film "Terminator" o ai replicanti del mondo di "Blade Runner". La prospettiva di cosiddetti robot viventi - e l'utilizzo della tecnologia per creare organismi viventi - comprensibilmente solleva preoccupazioni per alcuni, ha detto Levin.
"Quella paura non è irragionevole", ha detto Levin. "Quando inizieremo a pasticciare con sistemi complessi che non capiamo, otterremo conseguenze indesiderate".
Tuttavia, basarsi su semplici forme organiche come gli xenobot potrebbe anche portare a scoperte benefiche, ha aggiunto.
"Se l'umanità sopravviverà nel futuro, dobbiamo capire meglio come le proprietà complesse, in qualche modo, emergano da semplici regole", ha detto Levin.
I risultati sono stati pubblicati online il 13 gennaio sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences.
