Des robots vivants capables de se reproduire
De minuscules machines biologiques appelées Xenobots peuvent rassembler des cellules pour créer des versions plus petites d’elles-mêmes.
L’année dernière, nous vous avons parlé de l’invention de ce qu’on appelle « robots vivants » appelés Xenobots créé à partir de cellules de grenouille qui a représenté une percée dans le développement de machines vivantes programmables. Les minuscules machines biologiques à auto-guérison pourraient se déplacer, pousser une charge utile et même adopter un comportement d’essaim en présence d’autres robots
Aujourd’hui, la même équipe de scientifiques de l’Université du Vermont et de l’Université Tufts est allée plus loin avec ces robots en appliquer une toute nouvelle forme de reproduction biologique pour créer les tout premiers robots vivants capables de se reproduire ou de s’auto-répliquer.
L’équipe, co-dirigée par Joshua Bongard, informaticien et expert en robotique à l’Université du Vermont, a découvert que les Xenobots peuvent nager dans leur petit plat, trouver des cellules individuelles, en rassembler des centaines et assembler des « bébés » Xenobots. à l’intérieur de leur « bouche » en forme de Pac-Man, a-t-il dit.
Quelques jours plus tard, ces bébés robots sont devenus de nouveaux Xenobots qui ressemblent et bougent comme leurs géniteurs. « Avec le bon design, ils se reproduiront spontanément », a déclaré Bongard dans un communiqué de presse.
De plus, une fois que les bébés robots deviennent des Xenobots à part entière, ils peuvent également sortir et trouver des cellules et construire plus de copies d’eux-mêmes, ce qui rend possible un processus de reproduction sans fin qui crée une génération de robots, a-t-il déclaré.
Des scientifiques de l’Université du Vermont, de l’Université Tufts et de l’Université Harvard ont découvert une nouvelle forme de reproduction biologique et créé des robots vivants auto-répliquants. Fabriqués à partir de cellules de grenouille, ces organismes conçus par ordinateur rassemblent des cellules individuelles à l’intérieur d’une « bouche » en forme de Pac-Man et libèrent des « bébés » Xenobot qui se ressemblent et se déplacent comme eux-mêmes.
Réutilisation des cellules de têtard
Les chercheurs ont travaillé avec des cellules embryonnaires d’une grenouille Xenopus laevis dans leurs recherches. Chez les grenouilles, ces cellules se trouvent à l’extérieur des têtards pour empêcher les agents pathogènes d’entrer et redistribuer le mucus, finissant par se transformer en peau de grenouille.
L’équipe – qui était également co-dirigée par Michael Levin, professeur de biologie et directeur du Allen Discovery Center de l’Université Tufts – a placé les cellules dans un nouveau contexte – » leur donnant une chance de réimaginer leur multicellularité « , a déclaré Levin dans un communiqué de presse.
Douglas Blackiston, chercheur principal à l’Université Tufts, a réuni les « parents » Xenobot et a développé la partie biologique de la récente étude. À lui seul, le parent Xenobot, composé d’environ 3 000 cellules, forme une sphère.
Ils peuvent faire des enfants, mais le système s’éteint normalement après cela ; en effet, il est difficile de faire en sorte que le système continue à se reproduire.
Les scientifiques ont travaillé avec un programme d’intelligence artificielle sur le cluster de superordinateurs Deep Green du Vermont Advanced Computing Core d’UVM pour créer un algorithme évolutif qui pourrait tester des milliards de formes corporelles en simulation – triangles, carrés, pyramides, étoiles de mer – pour trouver celles qui permettent aux cellules de être plus efficace pour la réplication « cinématique » basée sur le mouvement.
Le superordinateur a proposé quelques conceptions après plusieurs mois, y compris celle qui ressemblait à Pac-Man qui est finalement devenue la forme qui fonctionnait de manière optimale pour les robots parents qui pouvaient se répliquer à plusieurs reprises pendant des générations, ont déclaré les chercheurs. En effet, c’est la première fois que des chercheurs observent une réplication cinématique à l’échelle de cellules entières ou d’organismes.
« C’est profond », a déclaré Levin. « Ces cellules ont le génome d’une grenouille, mais, libérées du devenir des têtards, elles utilisent leur intelligence collective, une plasticité, pour faire quelque chose d’étonnant. »
Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
Applications médicales et environnementales
Bongard a reconnu que bien que l’idée d’une biotechnologie auto-réplicable puisse effrayer certains, il est important que les scientifiques aient une compréhension plus approfondie de la réplication en biotechnologie.
« Le monde et les technologies évoluent rapidement », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse. « Il est important, pour la société dans son ensemble, que nous étudiions et comprenions comment cela fonctionne. »
En effet, le travail a des implications pour de futurs médicaments ou vaccins, pour déployer des solutions biosourcées pour nettoyer les toxines dans les cours d’eau, ou pour éclairer de nouvelles voies pour la médecine régénérative pour traiter une blessure traumatique, des malformations congénitales, le cancer et le vieillissement. , dit Bongard.
« La vitesse à laquelle nous pouvons produire des solutions est très importante », a-t-il expliqué dans un communiqué de presse. « Si nous pouvons développer des technologies, en apprenant des Xenobots, où nous pouvons rapidement dire à l’IA : « Nous avons besoin d’un outil biologique qui fait X et Y et supprime Z », cela pourrait être très bénéfique. Aujourd’hui, cela prend beaucoup de temps.
