Xenobot: la biologia più l'intelligenza artificiale potrebbero significare una ricetta per una nuova vita

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  Preveggenza quantistica
• 25 aprile 2022

Riepilogo approfondimenti

Gli xenobot, forme di vita artificiali progettate da tessuti biologici, sono pronti a trasformare vari campi, dalla medicina alla pulizia ambientale. Queste minuscole strutture, create attraverso una combinazione di cellule della pelle e del muscolo cardiaco, possono svolgere compiti come muoversi, nuotare e autoguarigione, con potenziali applicazioni nella medicina rigenerativa e nella comprensione di complessi sistemi biologici. Le implicazioni a lungo termine degli xenobot includono procedure mediche più precise, rimozione efficiente degli inquinanti, nuove opportunità di lavoro e problemi di privacy.

contesto xenobot

Prendendo il nome dalla rana artigliata africana o Xenopus laevis, gli xenobot sono forme di vita artificiali progettate dai computer per eseguire ruoli specifici. Gli xenobot sono composti e costruiti combinando tessuti biologici. Come definire gli xenobot, come robot, organismi o qualcos'altro, rimane spesso un punto controverso tra accademici e stakeholder del settore.

I primi esperimenti hanno comportato la creazione di xenobot con una larghezza inferiore a un millimetro (0.039 pollici) e sono costituiti da due tipi di cellule: cellule della pelle e cellule del muscolo cardiaco. Le cellule della pelle e del muscolo cardiaco sono state prodotte da cellule staminali raccolte dai primi embrioni di rana allo stadio di blastula. Le cellule della pelle fungevano da struttura di supporto, mentre le cellule cardiache agivano in modo simile a minuscoli motori, espandendosi e contraendosi di volume per far avanzare lo xenobot. La struttura del corpo di uno xenobot e la distribuzione delle cellule della pelle e del cuore sono state create autonomamente in una simulazione attraverso un algoritmo evolutivo. 

A lungo termine, gli xenobot sono progettati per muoversi, nuotare, spingere pellet, trasportare carichi utili e operare in sciami per raccogliere il materiale disperso sulla superficie della loro parabola in mucchi ordinati. Possono sopravvivere per settimane senza nutrimento e guarire da sole dopo le lacerazioni. Gli xenobot possono far germogliare macchie di ciglia al posto del muscolo cardiaco e utilizzarle come remi in miniatura per nuotare. Tuttavia, il movimento degli xenobot alimentato dalle ciglia è attualmente meno controllato della locomozione degli xenobot dal muscolo cardiaco. Inoltre, una molecola di acido ribonucleico può essere aggiunta agli xenobot per conferire memoria molecolare: se esposti a un tipo specifico di luce, emetteranno un colore specifico se osservati al microscopio a fluorescenza.

Impatto dirompente

In un certo senso, gli xenobot sono costruiti come normali robot, ma l'uso di cellule e tessuti negli xenobot fornisce loro una forma distinta e crea comportamenti prevedibili piuttosto che fare affidamento su componenti artificiali. Mentre i precedenti xenobot erano spinti in avanti dalla contrazione delle cellule del muscolo cardiaco, le nuove generazioni di xenobot nuotano più velocemente e sono spinte da caratteristiche simili a peli sulla loro superficie. Inoltre, vivono da tre a sette giorni in più rispetto ai loro predecessori, che vivevano per circa sette giorni. Gli xenobot di nuova generazione hanno anche una certa capacità di rilevare e interagire con l'ambiente circostante.

Gli xenobot e i loro successori possono fornire informazioni sull'evoluzione delle creature multicellulari da organismi unicellulari primitivi e sugli inizi dell'elaborazione delle informazioni, del processo decisionale e della cognizione nelle specie biologiche. Le future iterazioni di xenobot possono essere costruite interamente dalle cellule dei pazienti per riparare i tessuti danneggiati o mirare specificamente ai tumori. A causa della loro biodegradabilità, gli impianti xenobot avrebbero un vantaggio rispetto alle opzioni di tecnologia medica a base di plastica o metallo, che potrebbero avere un impatto significativo sulla medicina rigenerativa. 

L'ulteriore sviluppo di "robot" biologici potrebbe consentire agli esseri umani di comprendere meglio sia i sistemi viventi che quelli robotici. Poiché la vita è complessa, manipolare le forme di vita può aiutarci a svelare alcuni dei misteri della vita, oltre a migliorare il nostro uso dei sistemi di intelligenza artificiale. Oltre alle applicazioni pratiche immediate, gli xenobot possono aiutare i ricercatori nella loro ricerca per comprendere la biologia cellulare, aprendo la strada a futuri progressi della salute umana e della durata della vita.

Implicazioni degli xenobot

Le implicazioni più ampie degli xenobot possono includere:

• L'integrazione di xenobot nelle procedure mediche, che porta a interventi chirurgici più precisi e meno invasivi, migliorando i tempi di recupero dei pazienti.
• L'uso di xenobot per la pulizia ambientale, che porta a una rimozione più efficiente di inquinanti e tossine, migliorando la salute generale degli ecosistemi.
• Lo sviluppo di strumenti educativi basati su xenobot, che portano a migliori esperienze di apprendimento in biologia e robotica, promuovendo l'interesse per i campi STEM tra gli studenti.
• La creazione di nuove opportunità di lavoro nella ricerca e sviluppo di xenobot.
• Il potenziale uso improprio di xenobot nella sorveglianza, che porta a problemi di privacy e richiede nuove normative per proteggere i diritti individuali.
• Il rischio che gli xenobot interagiscano in modo imprevedibile con gli organismi naturali, portando a conseguenze ecologiche impreviste e richiedendo un attento monitoraggio e controllo.
• L'alto costo dello sviluppo e dell'implementazione di xenobot, che porta a sfide economiche per le piccole imprese e potenziale disuguaglianza nell'accesso a questa tecnologia.
• Le considerazioni etiche che circondano la creazione e l'uso di xenobot, portano a intensi dibattiti e potenziali sfide legali che potrebbero plasmare la politica futura.

Domande da considerare

• Pensi che gli xenobot possano portare alla cura di malattie precedentemente incurabili o consentire a coloro che ne soffrono di vivere vite più lunghe e fruttuose?
• A quali altre potenziali applicazioni può essere applicata la ricerca sugli xenobot?