La prima ‘macchina vivente’ al mondo creata usando cellule di rana e intelligenza artificiale

Cosa succede quando si prendono cellule da embrioni di rana e le si coltivano in nuovi organismi che sono stati “evoluti” dagli algoritmi? Ottieni qualcosa che i ricercatori chiamano la prima “macchina vivente” al mondo.”

Sebbene le cellule staminali originali provenissero da rane — la rana artigliata africana, Xenopus laevis — questi cosiddetti xenobot non assomigliano a nessun anfibio conosciuto. Le piccole macchie misurano solo 0.04 pollici (1 millimetro) di larghezza e sono fatti di tessuto vivente che i biologi assemblati in corpi progettati da modelli al computer, secondo un nuovo studio.

Questi organismi mobili possono muoversi indipendentemente e collettivamente, possono auto-guarire le ferite e sopravvivere per settimane alla volta e potrebbero potenzialmente essere usati per trasportare medicinali all’interno del corpo di un paziente, hanno riferito recentemente gli scienziati.

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“Non sono né un robot tradizionale né una specie animale conosciuta”, ha detto in una dichiarazione il coautore dello studio Joshua Bongard, informatico ed esperto di robotica presso l’Università del Vermont. “È una nuova classe di artefatto: un organismo vivente e programmabile.”

Gli algoritmi hanno plasmato l’evoluzione degli xenobot. Sono cresciuti da cellule staminali della pelle e del cuore in ciuffi di tessuto di diverse centinaia di cellule che si muovevano in impulsi generati dal tessuto muscolare cardiaco, ha detto l’autore dello studio principale Sam Kriegman, un dottorando che studia la robotica evolutiva nel Dipartimento di Informatica dell’Università del Vermont, a Burlington.

“Non c’è nessun controllo esterno da un telecomando o bioelettricità. Questo è un agente autonomo-è quasi come un giocattolo a vento”, ha detto Kriegman a Live Science.

Biologi alimentati un computer vincoli per gli xenobot autonomi, come la massima potenza muscolare dei loro tessuti, e come potrebbero muoversi attraverso un ambiente acquoso. Quindi, l’algoritmo ha prodotto generazioni di minuscoli organismi. I bot con le migliori prestazioni si “riprodurrebbero” all’interno dell’algoritmo. E proprio come l’evoluzione funziona nel mondo naturale, le forme meno riuscite sarebbero cancellate dal programma per computer.

” Alla fine, è stato in grado di darci disegni che in realtà erano trasferibili a celle reali. Questa è stata una svolta”, ha detto Kriegman.

Gli autori dello studio hanno quindi dato vita a questi progetti, mettendo insieme le cellule staminali per formare forme 3D autoalimentate progettate dall’algoritmo evolution. 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 nutrienti aggiuntivi, secondo lo studio. I ‘ bot sono stati anche in grado di riparare danni significativi, ha detto Kriegman.

“Abbiamo tagliato il robot vivente quasi a metà e le sue cellule hanno automaticamente zippato il suo corpo”, ha detto.

“Possiamo immaginare molte applicazioni utili di questi robot viventi che altre macchine non possono fare”, ha detto il coautore dello studio Michael Levin, direttore del Center for Regenerative and Developmental Biology presso la Tufts University in Massachusetts. Questi potrebbero includere il targeting fuoriuscite tossiche o contaminazione radioattiva, la raccolta di microplastiche marine o anche scavare la placca dalle arterie umane, Levin ha detto in una dichiarazione.

Le creazioni che confondono la linea tra robot e organismi viventi sono soggetti popolari nella fantascienza; pensate alle macchine killer nei film di “Terminator” o ai replicanti del mondo di “Blade Runner.”La prospettiva dei cosiddetti robot viventi-e l’uso della tecnologia per creare organismi viventi — solleva comprensibilmente preoccupazioni per alcuni, ha detto Levin.

“Quella paura non è irragionevole”, disse Levin. “Quando iniziamo a scherzare con sistemi complessi che non capiamo, avremo conseguenze non intenzionali.”

Tuttavia, costruire su forme organiche semplici 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, emergono da semplici regole”, ha detto Levin.

I risultati sono stati pubblicati online Gen. 13 nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.

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Originariamente pubblicato su Live Science.

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