Queste insolite creature robotiche sono uno spin-off di ciò che gli stessi ricercatori hanno svelato l'anno scorso, quando hanno presentato i primi robot al mondo costruiti interamente con cellule viventi, in questo caso cellule staminali prelevate da rane embrionali. "Queste sono nuove macchine viventi", ha spiegato all'epoca l'informatico e robotico Joshua Bongard dell'Università del Vermont.
"Non sono né un robot tradizionale né una specie animale conosciuta. È una nuova classe di artefatti: un organismo vivente e programmabile". Ora, Bongard e i suoi collaboratori hanno fatto il passo successivo, dando agli xenobot la capacità di auto-replicarsi e generare nuove versioni di se stessi. In questo caso, l'autoreplicazione non è ottenuta dal tipo di tecniche di riproduzione che normalmente vediamo nelle forme di vita biologiche.
Invece, i ricercatori hanno scoperto che se mettevano abbastanza xenobot in stretta vicinanza l'uno con l'altro in una capsula di Petri, il loro movimento collettivo iniziava ad accumulare altre cellule di rana sciolte che galleggiavano accanto alla soluzione. Una volta che un numero sufficiente di quelle cellule è stato impilato insieme, il mucchio aggregato di circa 50 cellule è diventato una sorta di progenie per l'organismo xenobot, in grado di nuotare da solo e, così facendo, accumulare la propria prole.
Il fenomeno, chiamato autoreplicazione cinematica spontanea, è stato già visto in altri tipi di macchine e modelli molecolari, ma mai prima d'ora in sistemi multicellulari viventi come gli xenobot. "Troviamo che gli assemblaggi multicellulari sintetici possono anche replicarsi cinematicamente spostando e comprimendo le cellule dissociate nel loro ambiente in auto-copie funzionali", spiegano i ricercatori in un nuovo documento che descrive gli organismi riconfigurabili.
Per realizzare i robot autoreplicanti, i ricercatori hanno estratto cellule staminali pluripotenti dalle pelli embrionali di rana artigliata africana (Xenopus laevis) e le hanno incubate in una soluzione salina, durante la quale un certo numero di cellule si è aggregata in un organismo sferoide, facendo crescere le ciglia sul suo strato esterno che gli ha permesso di muoversi.
Quando una dozzina di organismi di prima generazione sono stati affiancati a cellule staminali dissociate, il movimento degli organismi ha raggruppato le cellule staminali in pile che hanno formato una nuova generazione di organismi, che poi ha proceduto a ripetere lo stesso comportamento di impilare le cellule in cumuli.
Tuttavia, le stesse cellule staminali dissociate lasciate sole in soluzione non si sono auto-assemblate, dimostrando che avevano bisogno del movimento iniziale degli xenobot progenitori per innescare la loro formazione in organismi aggregati.
Che questa autoreplicazione cinematica, un comportamento mai visto prima nelle piante o negli animali, potrebbe sorgere senza modificazione genetica, dimostra quanto radicalmente le entità biologiche possano adattarsi e cambiare in risposta al loro ambiente, hanno spiegato i ricercatori nel loro articolo. Il team ha anche scoperto che potrebbero amplificare il fenomeno utilizzando l'intelligenza artificiale per simulare condizioni che potrebbero migliorare i comportamenti autoreplicanti.