(30Science.com) – Roma, 10 dic. – L’intelligenza artificiale potrebbe guidare lo sviluppo di assemblaggi multicellulari artificiali in grado di auto-replicarsi e svolgere attività funzionali come dei veri e propri robot che i ricercatori hanno ribattezzato “xenobot“.
L’interessante scenario è stato prospettato nell’ambito di uno studio, pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, condotto dagli scienziati della Harvard University, della Tufts University e dell’Università del Vermont, che hanno scoperto degli assemblaggi multicellulari artificiali in grado di auto-replicarsi in copie funzionali.
Il team, guidato da Josh Bongard, Michael Levin, Sam Kriegman e Douglas Blackiston, ha asportato cellule della pelle geneticamente non modificate dalle larve di platanna, o xenopo liscio, una rana acquatica endemica dell’Africa australe, analizzando le capacità riproduttive delle cellule di questi animali. Gli organismi pluricellulari, riportano gli autori, si riproducono attraverso la crescita all’interno o sul corpo, per scissione, gemmazione o parto.
Gli esperti hanno scoperto che gli assemblaggi multicellulari sintetici ricavati dalle cellule epiteliali dello xenopo liscio possono replicarsi in modo spontaneo in pochi giorni. Stando ai risultati degli studiosi, le cellule asportate, se coltivate insieme o avvicinate dopo la dissociazione, possono aderire fino a differenziarsi in uno sferoide dell’epidermide ricoperto da epitelio ciliato, in grado di effettuare movimenti potenzialmente controllabili. I metodi di intelligenza artificiale possono quindi contribuire alla progettazione di assemblaggi in grado di posticipare la perdita della capacità di replicazione.
“La capacità delle cellule geneticamente non modificate di essere riconfigurate in autoreplicatori – scrivono gli autori – è un comportamento precedentemente mai osservato nelle piante o negli animali. Il fatto che questa strategia replicativa unica si presenti spontaneamente piuttosto che evolversi per selezione specifica, esemplifica la nostra comprensione dello sviluppo biologico”. “Gli organismi riconfigurabili – concludono gli scienziati – non sono un modello per la ricerca sull’origine della vita, ma possono gettare luce su una serie di condizioni iniziali necessarie allo sviluppo degli organismi pluricellulari. Questa tecnologia potrebbe essere impiegata per la realizzazione di dispositivi e macchine bioibride controllate dall’intelligenza artificiale in grado di svolgere determinate attività. Anche se i comportamenti esibiti dagli organismi riconfigurabili sono attualmente rudimentali, queste possibilità potrebbero essere ampliate in futuro in modo da sviluppare forme più utili di applicazione”.
Un organismo progettato al computer (rosso), che ha aggregato cellule staminali sciolte nel suo ambiente in una sfera compatta (verde).
CREDITS Douglas Blackston.
“La biologia – ha detto Giuseppe Novelli, genetista dell’Università di Tor Vergata a cui abbiamo chiesto un parere sulla scoperta – non finisce mai di stupirci. E’ noto che tutti i sistemi viventi dal più semplice al più complesso hanno escogitato diversi meccanismi per replicarsi: fissione, germogliamento, frammentazione, formazione di spore, propagazione vegetativa, partenogenesi, riproduzione sessuale, ermafroditismo e propagazione virale. Tutti questi processi sono basati sulla crescita all’interno di un corpo o di una struttura diversamente da quanto avviene per la replica delle molecole che si autoreplicano mediante assemblaggio di materiale (ad esempio il DNA e nucleotidi). Questo tipo di replica è molto simile a quanto ipotizzato per le macchine autoreplicanti dal matematico John von Neumann negli anni 40-50’ che utilizza un “mare” o magazzino di pezzi di ricambio come fonte di materie prime per replicare loro stessi. Tale replica cinematica non era mai stata osservata nei sistemi multicellulari“.
Gli autori hanno dimostrato adesso che questo è possibile, “utilizzando cellule di Xenopus, una rana acquatica dell’Africa centro meridionale, appartenente al genere delle pipidae molto utilizzata nelle ricerche di biologia dello sviluppo. Le cellule di xenopus una volta dissociate si ri-aggregano a formare strutture complesse (e questo è noto), ma si rendono capaci di autoreplicarsi fino a quando non rimane un minimo numero di cellule “progenitori” della struttura“. “Queste ricerche conclude il genetista – potranno rivelarsi utili nel campo dell’esobiologia, della vita artificiale, e soprattutto medicina rigenerativa per lo studio degli organoidi, mini-organi complesse ottenute in provetta da cellule staminali. Il problema è sapere se il processo potrà essere guidato….o se lasciato libero possa evolversi, verso cosa?“. (30Science.com)
