Maggio 29, 2022

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Xénobots: l’ère des robots vivants è arrivato

En janvier 2020, ils apparaissaient sur Terre. Des chercheurs américains des universités Harvard, Tufts et du Vermont rapportaient alors avoir créé des organismes artificiels d’un nouveau genere: de véritables robots vivants capacis de réaliser certees tâches en total autonomie, sans ex s’ aucéuner apport. Forza, la nouvelle avait fait grand bruit. Et voilà qu’en décembre dernier, ces robots vivants ont acquis une toute nouvelle capacité, sans conteste la plus folle de toutes : la même équipe de chercheur a réussi à créer une génération capace… de liquer ré. Les robots vivants se mettent donc à fabriker des robots vivants, à effleurer un principe essentiel de la vie. Une percée à la croisée de la robotique et de la biologie qui, non contente de bouleverser certi precetti filosofici, laisse entrevoir plusieurs applications vertigineuses, notamment dans les domaines de l’environnement et de la médecine.

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Concrètement, i robots dont il est question ici ne sont pas composés de métaux, plastiques et pièces éelectroniques comme les robots classiques, mais de cellule bien vivantesIssues de l’embryon d’une espèce de grenouille originaire d’Afrique australe, le xénope lisse ( Xenopus laevis ). D’où leur nom : “xenobot”. D’une taille de moins de 1 mm, chacun est formé d’un agrégat de plusieurs milliers de cellules. “Nos robots découlent de la remarquable ‘plasticité’ des cellules embrionaires: lorsque ces entités sont libérées de l’influence istruttive de l’embryon” [qui oriente l’expression de leurs gènes et ainsi leur devenir, ndlr]elles peuvent collaborer et construire un nouveau type d’organisme fonctionnel”, s’enthousiasme Michael Levin, biologiste à l’université Tufts et coauteur principal de cette recherche.

Les robots vivants se mettent à fabriquer des robots vivants, effleurant ainsi un principe essentiel de la vie

XENOBOT : LA FORME DESINEE PAR UN ALGORITMO

L’agencement cellulare particulier d’un xenobot è deciso da un algoritmo di intelligenza artificiale, sviluppato dall’équipe di Joshua Bongard, informatico dall’università del Vermont. Dit “évolutionniste”, ce système s’inspire du processus d’évolution des espèces : “Les comportements de ces biobots résultent de leur formrivela Joshua Bongard. Notre système d’IA test donc automatiquement des milliers d’assemblages cellulari possibles, et sélectionne ceux permettant aux xénobots d’accomplir la tâche souhaitée.” Une fois les forme les plus prometteuses identifiées, ne reste plus aux biologistes qu’à les fabriquer in vitro. Cela en “sculptant” manuellement, sous microscope, les xénobots – qui s’auto-assemblent spontanément en sphères -, afin de leur conférer la form idéale calculée par l’IA.

“Uniques au monde, ces travaux constituent une piste très intéressante pour fabriker des Robots microscopiques mous, biocompatibili, capaci di trouver leur propre énergie et de réaliser des tâches données de façon autonome. Ce type de machine est en effet difficile à obtenir via la robotique classique, notamment à cause de la hardé à miniaturiser les composants mécaniques”commenta Jean-Baptiste Mouret, specialista in IA e robotica presso l’Istituto nazionale di ricerca per le scienze e le tecnologie del numero (Inria) di Nancy.

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C’est peu de le dire : en moins de due ans d’existence, les xénobots font déjà preuve d’aptitudes extraordinaires, suscettibili de les rendre très utiles (voir moduli, ci-dessous). Ainsi, la première génération de ces robots, sculptés à partir de cellule cardiache et de peau d’embryon de xénope lisse, étaient déjà capacis de se mouvoir tout seuls. Puis, lors d’une série d’expériences publiées en mars 2021, menées sur une deuxième version de xénobots – fabriqués cette fois à partir de cellules-souches embrionnaires, des entités capacis de doncher tous – les du cell typest démontré que ces robots pouvaient égallement se régénérer lorsqu’ils étaient endommagés et, plus étonnant encore, ils étaient capacis de “se souvenir” d’une expérience vécue!

Nos xénobots découlent de la remarquable plasticité des cellule embrionali – MICHAEL LEVIN, Biologiste à l’université Tufts (États-Unis)

© ALONSO NICHOLS/TUFTS UNIVERSITY – D.BLACKISTON ET AL. x 2 – DOUGLAS BLACKISTON E SAM KRIEGMAN

Et, come dans uno scénario de science-fiction, voilà que ces biobots s’avèrent aussi capacis de s’autorépliquer, en construisant tout seuls des sortes de copy d’eux-mêmes. Cela par un mode deproduction inédit, jamais observé sur Terre jusqu’ici, baptisé “auto-replication cinétique” ! Lors de leurs travaux, les sciences américains ont demandé à leur IA d’identifier la forma di xenobots la plus apte à s’autoreproduire. Après avoir testé des milliards de possibilités, leggi l’algoritmo e concludi: la mia configurazione per la replica est celle de Pacman, ce personnage de jeu vidéo des années 1980 qui, vu de profil, ressemble à un “C” avec une une Les chercheurs ont donc fabriqué des biobots de cette form, et bingo ! Mis en présence de cellules-souches de grenouille, ces organismes se sont mis à les rassembler et les compacter à l’aide de leur “bouche”, formant de nouveaux agrégats : une toute nouvelle génération de xénobots !

Bon, ces enfants xénobots n’ont pas encore esattore la même form que leurs genitori… Et si, dans Certaines expériences, la nouvelle génération s’est elle-même mise à créer des xé-nobots, le processus’ de est résuite arresto. Resta que l’avancée est là, et elle est prometteuse. “Si, à l’avenir, l’IA arrive à identifier une form de xénobot in grado di fabbricare de parfaites copy d’elle-même à l’infini, et non sur seulement deux générations, il serait possible d’aller vers une automation “produzione complète de leur”, anticipe Jean-Baptiste Mouret. De quoi générer de grands essaims de biobots pour un large éventail d’applications.

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Auto les possibilités sont vastes! “Pour l’instant, les xénobots accomplissent des tâches simples, mais ils pourraient un jour détecter des polluants, les absorber puis les décomposer ; rassembler les micro-plastics; dispersés dans les corpocémans- lessés dé transporters”. précocement une micro-tumeur et la retirer sans chirurgie ni cicatrices ; ou encore casser les plates d’athérome qui se forment dans les artères et augmentent le risque d’accident cardiovasculaire… Et comme se d’athérome cesurent micro-entau nature quelques jours, ils se ‘dissoudraient’ simplement dans le corps ou l’environnement une fois leur mission terminée”immagina Simon Garnier, biologo dell’Institut de technologie du New Jersey, aux États-Unis.

Gli xenobot inventano una riproduzione

Lorsque les chercheurs ont place des xénobots particuliers (type Pacman), formés d’environ 3 000 cellule, dans un milieu contenant près de 60 000 cellules-souches dissociées, les robots ont tout de suite commencé glom à les piles Lesquelles ont form une nouvelle génération de xénobots, une “progéniture” capace de nager et qui a même réussi, dans certes cas, à fabriquer à son tour de nouveaux xénobots. Questa modalità di riproduzione non è disponibile in jamais été observé sur Terre: il est typiquement xénobot!

Xénobots: l'ère des robots vivants è arrivato

© DOUGLAS BLACKISTON E SAM KREGMAN x 2

Gli xenobot se dotent de cils

C’est l’une des premières capacités acquises par les xéno-bots : en leur donnant simplement une form particulière, certees cellules de ces robots vivants se sont spécialisées d’elles-mêmes en cellules “ciliées”. Elles ont alors développé de longues extensions membranaires au niveau de l’une de leurs faces. De quoi permettre aux xenobots de se déplacer, en nageant dans leur environnement liquide, un peu comme un spermatozoïde avec son flagelle.

Xénobots: l'ère des robots vivants è arrivato

© DOUGLAS BLACKISTON E SAM KREGMAN x 2

Les xénobots cicatricent leurs plaies

Les chercheurs ont incisé des xenobots âgés de 5 jours avec des pinces chirurgiche, sur environ la moitié de leur diamètre (un goffo). Tous les individus ainsi traités se sont montréscapables de combler leur plaie avec de nouvelles cellules, et de retrouver leur form sphérique en 5 minutes seulement (alla droite).

48 heures plus tard, ils étaient totalement guéris ! La survie “à long terme” de ces xenobots a aussi été étudiée ciondolo 48 ore supplementari : tous ont survécu à leur plaie.

Xénobots: l'ère des robots vivants è arrivato

© ALONSO NICHOLS/TUFTS UNIVERSITY – D.BLACKISTON ET AL. x 2 – DOUGLAS BLACKISTON E SAM KRIEGMAN

PROGRAMMAZIONE GÉNÉTIQUE MILLÉNAIRE

Reste encore à doter gli xenobots de tels pouvoirs. Una strategia per il futuro “les modifier génétiquement ou moléculairement, afin de déclencher chez eux des réactions biochimiques ou des comportements cellulaires permettant de réaliser les tâches souhaitées, comme induire la fabrication d’un médicament, ou l’ingestion et la digestione de polluants ou de cellules anormales”continua il biologo.

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Il programmatore include gli xenobot ne sera pas une mince affaire : “Si les cellules-souches sont assez plastiques pour ex de nouveaux organismes quand elles sont libérées de l’embryon, leurs possibilités restent toutefois limitée”pointe Nicolas Rivron, biologo specializzato in cellule-souches presso l’Institut de biotechnologie moléculaire de Vienne, en Autriche. “Elles sont codifica depuis des million d’années dans un but précis: fabriquer les différents tissus de l’embryon. sont naturellement programmées.”

Enfin, la recherche sur les xénobots pourrait aussi buter sur certees craintes, face à la perspective de voir des armadas de robots vivants lâchés dans la nature, et capacis de vedere moltiplicatore à l’infini… Et si de tels organismes mangeurs pour cell de cell reproduire échappaient à tout contrôle humain ? Élaborer des garde-fous sera une étape incontournable. Des xénobots antixénobots ?

Et du côté de la robotica classica?

A Nancy, Jean-Baptiste Mouret utilizza algoritmi di evoluzione tecnologica per creare robot classici “resilienti”, capaci di continuare a funzionare come prima della panne d’un de leurs systèmes. “Dans pareil cas, notre IA testa plusieurs solutions possibles et retient celle permettant au robot de poursuivre sa mission, même diminué”, spiega l’informatica. Nel 2015, son équipe a réussi à développer un robot à six pattes qui a pu continue à marcher malgré un membre cassé. Désormais, le groupe tente de renouvler cet exploit chez un robot humanoïde, avec seulement deux membres locomoteurs. “Ici, l’IA doit trouver une solution très vite, en quelques milliseconds ; sans quoi le robot tombe.”

Gli xenobot gardent en mémoire

Les chercheurs ont injecté aux biorobots un ARN messager permanente de produire la proteine ​​EosFP, qui émet une fluorescence verte à la lumière blanche, et rouge à la lumière bleue.

Puis ils ont laissé les xénobots nager pendant une heure dans un récipient dont une petite zone était éclairée par un faisceau de lumière bleue. Deux jours après, les organismes qui avaient circulé sous cette lumière bleue étaient restés rouges. Un changement de couleur qui, selon les chercheurs, témoigne d’une trace mnésique du “voyage” effectué.

Xénobots: l'ère des robots vivants è arrivato

© ALONSO NICHOLS/TUFTS UNIVERSITY – D.BLACKISTON ET AL. x 2 – DOUGLAS BLACKISTON E SAM KRIEGMAN