La première "Machine Vivante" au Monde Créée à l'aide de Cellules de grenouilles et d'Intelligence artificielle

Que se passe-t-il lorsque vous prenez des cellules d’embryons de grenouilles et que vous les transformez en de nouveaux organismes “évolués” par des algorithmes? Vous obtenez quelque chose que les chercheurs appellent la première “machine vivante” au monde.”

Bien que les cellules souches originales proviennent de grenouilles — la grenouille à griffes africaine, Xenopus laevis —, ces soi-disant xénobots ne ressemblent à aucun amphibien connu. Les minuscules blobs ne mesurent que 0.04 pouces (1 millimètre) de large et sont faits de tissus vivants que les biologistes ont assemblés en corps conçus par des modèles informatiques, selon une nouvelle étude.

Ces organismes mobiles peuvent se déplacer indépendamment et collectivement, peuvent auto-guérir les blessures et survivre pendant des semaines à la fois, et pourraient potentiellement être utilisés pour transporter des médicaments à l’intérieur du corps d’un patient, ont récemment rapporté des scientifiques.

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“Ce ne sont ni un robot traditionnel ni une espèce animale connue”, a déclaré Joshua Bongard, co-auteur de l’étude, informaticien et expert en robotique à l’Université du Vermont, dans un communiqué. “C’est une nouvelle classe d’artefact : un organisme vivant et programmable.”

Les algorithmes ont façonné l’évolution des xénobots. Ils se sont développés à partir de cellules souches de la peau et du cœur en amas de tissus de plusieurs centaines de cellules qui se sont déplacées dans des impulsions générées par le tissu du muscle cardiaque, a déclaré l’auteur principal de l’étude Sam Kriegman, un candidat au doctorat étudiant la robotique évolutive au Département d’informatique de l’Université du Vermont, à Burlington.

“Il n’y a pas de contrôle externe à partir d’une télécommande ou d’une bioélectricité. C’est un agent autonome — c’est presque comme un jouet de liquidation “, a déclaré Kriegman à Live Science.

Les biologistes ont nourri un ordinateur de contraintes pour les xénobots autonomes, telles que la puissance musculaire maximale de leurs tissus et la façon dont ils pourraient se déplacer dans un environnement aqueux. Ensuite, l’algorithme a produit des générations de minuscules organismes. Les robots les plus performants se “reproduiraient” à l’intérieur de l’algorithme. Et tout comme l’évolution fonctionne dans le monde naturel, les formes les moins réussies seraient supprimées par le programme informatique.

“Finalement, il a pu nous donner des dessins qui étaient réellement transférables à des cellules réelles. Ce fut une percée “, a déclaré Kriegman.

Les auteurs de l’étude ont ensuite donné vie à ces conceptions, en reconstituant des cellules souches pour former des formes 3D auto-alimentées conçues par l’algorithme d’évolution. Les cellules de la peau ont maintenu les xénobots ensemble, et le battement du tissu cardiaque dans des parties spécifiques de leur “corps” a propulsé les “robots à travers l’eau dans une boîte de pétri pendant des jours, voire des semaines, sans avoir besoin de nutriments supplémentaires, selon l’étude. Les robots ont même pu réparer des dommages importants, a déclaré Kriegman.

“Nous avons coupé le robot vivant presque en deux, et ses cellules ont automatiquement refermé son corps”, a-t-il déclaré.

“Nous pouvons imaginer de nombreuses applications utiles de ces robots vivants que d’autres machines ne peuvent pas faire”, a déclaré Michael Levin, co-auteur de l’étude, directeur du Center for Regenerative and Developmental Biology à l’Université Tufts dans le Massachusetts. Ceux-ci pourraient inclure le ciblage des déversements toxiques ou de la contamination radioactive, la collecte de microplastiques marins ou même l’excavation de la plaque des artères humaines, a déclaré Levin dans un communiqué.

Les créations qui brouillent la frontière entre robots et organismes vivants sont des sujets populaires en science-fiction; pensez aux machines tueuses des films “Terminator” ou aux réplicants du monde de “Blade Runner.”La perspective de soi-disant robots vivants — et d’utiliser la technologie pour créer des organismes vivants — soulève naturellement des inquiétudes pour certains, a déclaré Levin.

“Cette peur n’est pas déraisonnable”, a déclaré Levin. “Lorsque nous commençons à jouer avec des systèmes complexes que nous ne comprenons pas, nous allons avoir des conséquences involontaires.”

Néanmoins, s’appuyer sur des formes organiques simples comme les xénobots pourrait également conduire à des découvertes bénéfiques, a-t-il ajouté.

“Si l’humanité veut survivre dans le futur, nous devons mieux comprendre comment des propriétés complexes émergent d’une manière ou d’une autre de règles simples”, a déclaré Levin.

Les résultats ont été publiés en ligne jan. 13 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.