Scienziati statunitensi hanno creato robot viventi in grado di produrre prole. Gli organismi basati su cellule embrionali di rana si sono rivelati in grado di raccogliere la loro somiglianza da queste cellule - in precedenza un tale meccanismo di riproduzione era osservato solo a livello molecolare. I ricercatori utilizzeranno gli xenobot per molti compiti diversi, dalla raccolta della plastica nell'oceano alla medicina rigenerativa.
Nel 2020, i biologi americani delle università del Vermont, Taft e Harvard hanno creato xenobot, "robot viventi". Per fare ciò, hanno prelevato cellule staminali pluripotenti dalla pelle degli embrioni della rana artigliata africana (Xenopus laevis) e le hanno coltivate in una soluzione salina. Le cellule si sono fuse in un organismo sferoide, facendo crescere ciglia sullo strato esterno che lo hanno aiutato a muoversi.
"La maggior parte delle persone pensa ai robot come a creature fatte di metallo e ceramica, ma non è tanto di cosa è fatto il robot, ma di cosa fa: agire in modo indipendente a beneficio di un essere umano", afferma il professore di informatica ed esperto di robotica Josh Bongard ., autore principale dello studio — In questo senso, è un robot, ma è anche un organismo creato da una cellula di rana non geneticamente modificata".
Ora lo stesso gruppo di ricercatori ha scoperto che la loro creazione è in grado di riprodursi. Gli scienziati hanno descritto questo processo in un articolo sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Gli xenobot non hanno neuroni, nessun sistema riproduttivo, digestivo e altri, si disintegrano naturalmente dopo due settimane. "Sicuramente non si trasformano in rane, in realtà mantengono la forma in cui vogliamo che siano", afferma Bongard. "E sembrano e non si comportano affatto come una normale rana."
Anche gli xenobot non si riproducono come le rane. Animali e piante possono riprodursi sessualmente (sia attraverso la fecondazione che asessualmente) e asessualmente, mentre gli xenobot ricorrono all'autoreplicazione cinematica, che in precedenza non era osservata negli organismi - solo nelle molecole. Nell'auto-replicazione, gli xenobot utilizzano sostanze presenti nell'ambiente per creare copie di se stessi.
Il concetto di dispositivi autoreplicanti è stato proposto già nel XIX secolo, ma si è diffuso solo nella seconda metà del XX secolo. Nel XNUMX° secolo sono stati lanciati progetti dedicati alla creazione di cellule auto-riproducenti, automi, robot e persino fabbriche che consentiranno la colonizzazione della Luna e di Marte.
“L'autoreplicazione cinematica nelle molecole era, ovviamente, importante all'inizio della vita sulla Terra. Ma non sappiamo se questa forma di replicazione, che ora osserviamo in gruppi di cellule, abbia avuto un ruolo nell'origine della vita", afferma Bongard. Gli scienziati hanno scoperto questa proprietà degli xenobot osservando il loro comportamento in una capsula di Petri contenente l'acqua di uno stagno e cellule di embrioni di rana. Gli xenobot si muovevano nella tazza, scontrandosi con altre cellule e raccogliendole in pile. Se la pila era abbastanza grande - circa 50 celle - formava un nuovo xenobot. La "prole" ripeteva il comportamento degli "antenati", ma i "nipoti" erano già troppo deboli e incapaci di riprodursi.
"Abbiamo scoperto che gli aggregati multicellulari sintetici possono anche riprodursi cinematicamente spostando e comprimendo le cellule dissociate nell'ambiente in auto-replicazioni funzionali", scrivono gli scienziati. "Questa forma di conservazione della specie, che non è stata osservata prima in nessun organismo, si verifica spontaneamente entro pochi giorni e non si sviluppa nel corso di migliaia di anni".
"Mi ha colpito", ammette il professore di biologia Michael Levin, coautore dello studio. "Le rane hanno una modalità di riproduzione che usano normalmente, ma se si liberano determinate cellule dal resto dell'embrione e si fa loro sapere come trovarsi in un nuovo ambiente, non solo trovano un nuovo modo di muoversi, ma a quanto pare un nuovo modo di riprodursi".
L'autoreplicazione cinematica, che non è stata precedentemente osservata né nelle piante né negli animali, potrebbe verificarsi senza modificazioni genetiche dimostra come le creature biologiche possono adattarsi e cambiare radicalmente e rapidamente in risposta al loro ambiente, spiegano i ricercatori.
Le simulazioni di intelligenza artificiale hanno dimostrato che se agli xenobot viene data una certa forma, come un personaggio di Pac-Man, la riprodurranno durante la replica. Inoltre, questa forma si è rivelata la più efficace per un'ulteriore autoreplicazione: la "bocca" ha aiutato a raccogliere le cellule embrionali in una pila in modo più efficiente. È stato anche scoperto che gli xenobot sono in grado, ad esempio, di riparare circuiti elettrici, ma finora questo risultato è stato ottenuto anche sulla base di simulazioni e non di un vero esperimento.
Gli scienziati prevedono che gli xenobot potranno essere utilizzati per vari compiti, dalla raccolta di microplastiche nei corpi idrici agli interventi medici, ad esempio nel caso in cui sia necessario accelerare la rigenerazione cellulare.
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