Xenobot: gli innovativi robot creati con tessuto vivente e in grado di riprodursi

Quando pensiamo ai robot, immaginiamo solitamente macchine fatte di materiali inorganici, come metallo e plastica, controllate da componenti elettronici. Ma cosa succederebbe se, invece di costruire robot con materiali inerti, li creassimo utilizzando cellule viventi?

Questo è esattamente l'approccio adottato dai ricercatori del laboratorio del Prof. Josh Bongard all'Università del Vermont, negli Stati Uniti. Da quattro anni, lavorano alla progettazione e creazione di "xenobot", piccole macchine realizzate con cellule di rana.

L'uso di materiali viventi offre una naturale adattabilità, come spiega la Dr.ssa Victoria Webster-Wood, esperta di robot biologicamente ispirati alla Carnegie Mellon University. I xenobot di Bongard, infatti, possono essere creati utilizzando cellule normali prelevate da embrioni di rana, senza bisogno di modificazioni genetiche.

Queste cellule vengono utilizzate per generare comportamenti prevedibili e "robotici", come guidare particelle all'interno di una piastra di Petri o addirittura "partorire" sfere di altre cellule che potrebbero essere considerate "figlie" dei xenobot.

Per creare un xenobot, il team del Vermont utilizza un programma di intelligenza artificiale (AI) che "evolve" ammassi di cellule di rana in un ambiente virtuale, basandosi sulla loro forma, per eseguire compiti specifici. Il processo di progettazione basato sull'AI è considerato il vero capolavoro dell'approccio del team, come afferma il Dr. Falk Tauber, esperto in tecnologia bio-ispirata presso l'Università di Freiberg, in Germania.

Una volta ottenuto il design virtuale, il passo successivo consiste nel trasferirlo alle cellule reali, un processo che richiede ore di lavoro minuzioso per ogni xenobot in scala millimetrica. Attualmente, il team è in grado di produrre dai 30 ai 40 xenobot a settimana, ma per trovare applicazioni reali, sarà necessario velocizzare il processo, magari grazie alla stampa 3D.

I xenobot hanno una durata di vita limitata, poiché non si nutrono e si disintegrano dopo poco più di una settimana. Tuttavia, ciò che li rende davvero affascinanti è la loro capacità di riprodursi. Il team di ricerca ha scoperto che, quando i xenobot raggruppano cellule simili a quelle di cui sono composti, queste ultime iniziano a muoversi, dando vita a nuovi xenobot.

Questa scoperta apre la strada a numerose potenziali applicazioni, grazie al concetto di "utilità esponenziale". Ad esempio, i xenobot potrebbero essere utilizzati per la rimozione di microplastiche, per il trasporto di vaccini o per spegnere incendi nei boschi.

Sebbene i xenobot autoreplicanti possano sembrare una trama da film di fantascienza, è importante ricordare che la loro capacità di riproduzione è strettamente controllata dai ricercatori e avviene solo in determinate condizioni. Senza accesso a ulteriori cellule libere, i xenobot non possono replicarsi. Inoltre, questi robot biologici sono biodegradabili e "muoiono" nel giro di pochi giorni.

Secondo il Dr. Tauber, i xenobot non possono essere considerati "viventi" nel senso tradizionale, poiché la loro sopravvivenza dipende da condizioni molto specifiche. Tuttavia, il Prof. Bongard sostiene che, insieme ad altre tecnologie come i bioibridi, i xenobot stanno iniziando a sfumare il confine tra vivente e non vivente, riaccendendo il dibattito sulla definizione di vita.

Allo stesso tempo, il comportamento dei xenobot solleva ulteriori domande. Ad esempio, i ricercatori non sanno ancora se i xenobot stiano veramente cooperando quando spostano insieme cellule e altri oggetti. È possibile che siano in grado di percepirsi l'un l'altro attraverso i milioni di recettori presenti sulla superficie delle cellule viventi? Oppure si muovono semplicemente in modo casuale, come giocattoli a molla?

Un'altra domanda intrigante riguarda la possibilità di creare robot biologici utilizzando cellule umane e se questo sia un percorso che il team di ricerca intende intraprendere. Secondo il Prof. Bongard, la creazione di xenobot a partire da cellule umane sarebbe, in linea di principio, possibile e renderebbe questi robot più compatibili con applicazioni mediche. Tuttavia, ci sarebbe un lungo percorso di approvazione da seguire prima di poterli utilizzare in tale ambito.

Nel frattempo, i ricercatori vogliono approfondire la conoscenza delle caratteristiche biologiche delle cellule di rana per imparare a manipolare meglio i materiali viventi e creare macchine più efficienti. Il loro obiettivo è anche quello di far sì che l'AI possa comunicare ciò che ha imparato sulla biologia alle persone coinvolte nel progetto, migliorando così la comprensione del funzionamento dei xenobot e delle loro potenziali applicazioni nel mondo reale.

Mentre il campo dei xenobot continua a svilupparsi, le implicazioni scientifiche, sociologiche e commerciali di queste macchine biologiche si fanno sempre più evidenti.

Dal punto di vista scientifico, i xenobot offrono un'opportunità unica per comprendere e sfruttare le proprietà naturali delle cellule viventi. L'uso di cellule provenienti da organismi viventi potrebbe portare a nuovi approcci nel campo della robotica e nella creazione di dispositivi più efficienti ed ecocompatibili. Inoltre, l'integrazione tra biologia e intelligenza artificiale potrebbe aprire nuove strade nella ricerca e nello sviluppo di tecnologie innovative.

Sul fronte sociologico, l'emergere dei xenobot solleva domande etiche e filosofiche riguardo alla distinzione tra ciò che è vivo e ciò che non lo è. Poiché i xenobot sono costituiti da materiale biologico e possono replicarsi in determinate circostanze, la società potrebbe dover rivalutare la propria percezione dei robot e delle macchine in generale. Questo potrebbe influenzare il modo in cui le persone interagiscono con la tecnologia e come le leggi e le normative vengono modificate per tener conto di queste nuove entità.

Per quanto riguarda il business, i xenobot offrono un'enorme gamma di potenziali applicazioni. Ad esempio, potrebbero essere utilizzati per ripulire l'ambiente da microplastiche o per aiutare a riparare tessuti danneggiati all'interno del corpo umano. La capacità di auto-replicazione potrebbe inoltre aumentare l'efficacia e la diffusione di queste tecnologie, rendendole ancora più preziose in termini commerciali. Tuttavia, sarà essenziale procedere con cautela e garantire che l'uso dei xenobot sia regolamentato in modo appropriato per prevenire potenziali abusi o problemi di sicurezza.

In conclusione, la ricerca sui xenobot rappresenta un passo importante verso l'integrazione di materiali viventi e intelligenza artificiale nella robotica. Mentre il campo continua a crescere, sarà fondamentale affrontare le questioni scientifiche, sociologiche e commerciali che emergono, al fine di sfruttare al meglio il potenziale di questa tecnologia rivoluzionaria.