Le cellule si trasformano in “xenobot” viventi da sole

Il potenziale per le cellule di trovare la loro strada verso i piani del corpo è stato drammaticamente illustrato di recente con un rapporto che quando alcune lumache di mare vengono gravemente infettate da parassiti, la loro testa si separa dal corpo attraverso la decapitazione autoindotta e poi fa ricrescere un intero nuovo corpo entro poche settimane. Si è tentati di vederlo solo come un caso estremo di rigenerazione, ma questa prospettiva lascia in sospeso alcune domande profonde.

“Primo, da dove vengono le informazioni per l’anatomia che sta cercando di rigenerare?” Chiese Levin. “È facile dire ‘genoma’, ma ora sappiamo dai nostri xenobot che c’è un’estrema plasticità e le cellule sono effettivamente disposte e in grado di costruire corpi molto diversi.”

La seconda domanda, dice, è come la rigenerazione sappia quando fermarsi. “Come fanno le cellule a sapere quando è stata prodotta la forma finale” corretta “e possono smettere di rimodellarsi e crescere?” chiese. La risposta è fondamentale per comprendere la sregolatezza delle cellule tumorali, pensa.

Il gruppo di Levin sta ora studiando se le cellule umane adulte (che mancano della versatilità delle cellule embrionali) mostrano una capacità simile di assemblarsi in “robot” se ne hanno la possibilità. I risultati preliminari suggeriscono che lo fanno, hanno detto i ricercatori.

Organismi, macchine viventi o entrambi?

Nel loro articolo, Levin ei suoi colleghi discutono del potenziale degli xenobot come “macchine viventi” che potrebbero essere utilizzate come sonde microscopiche o dispiegate in sciami per eseguire operazioni collettive come la pulizia di ambienti acquosi. Adami, tuttavia, resta da convincere che il team di Tufts ne capisce abbastanza per iniziare a farlo. “Non hanno dimostrato che puoi progettare queste cose, che puoi programmarle, che stanno facendo qualcosa che non è ‘normale’ una volta rilasciati i vincoli meccanici”, ha detto.

Levin è imperterrito, tuttavia, e pensa che le ramificazioni degli xenobot per la scienza fondamentale possano alla fine andare ben oltre le loro applicazioni biomediche o bioingegneristiche, a qualsiasi sistema collettivo che mostri un design emergente non specificamente codificato nelle sue parti.

“Penso che questo sia più grande persino della biologia”, ha detto Levin. “Abbiamo bisogno di una scienza della provenienza degli obiettivi su larga scala. Saremo circondati dall’Internet delle cose, dalla robotica sciame e persino da corporazioni e società. Non sappiamo da dove vengono i loro obiettivi, non siamo bravi a prevederli e di certo non siamo bravi a programmarli “.

Solé condivide questa visione più ampia. “Questo lavoro è notevole in particolare per quanto rivela sul potenziale generativo dell’auto-organizzazione”, ha detto. Sente che potrebbe ampliare la nostra visione di come la natura crea le sue infinite forme: “Una cosa che sappiamo anche bene è che la natura armeggia costantemente con la materia biologica e che diverse funzioni o soluzioni possono essere ottenute da diverse combinazioni di pezzi”. Forse un animale, anche umano, non è un’entità scritta nella pietra – o meglio, nel DNA – ma è solo un possibile risultato delle cellule che prendono decisioni.

Gli xenobot sono però “organismi”? Assolutamente, dice Levin, a patto di adottare il giusto significato della parola. Una raccolta di cellule che ha confini chiari e un’attività ben definita, collettiva e diretta all’obiettivo può essere considerata un “sé”. Quando gli xenobot si incontrano e si attaccano temporaneamente, non si fondono; mantengono e rispettano la loro individualità. “Hanno confini naturali che li delimitano dal resto del mondo e consentono loro di avere comportamenti funzionali coerenti”, ha detto Levin. “Questo è il fulcro di ciò che significa essere un organismo.”

“Sono organismi”, concordò Jablonka. È vero che presumibilmente gli xenobot non possono riprodursi, ma neanche un mulo può farlo. Inoltre, “uno xenobot può essere indotto a frammentarsi e formare due piccoli”, ha detto, “e forse alcune cellule si divideranno e si differenzieranno in quelle mobili e non mobili”. Se è così, gli xenobot potrebbero persino subire una sorta di evoluzione. In tal caso, chissà cosa potrebbero diventare?

Storia originale ristampato con il permesso di Quanta Magazine, una pubblicazione indipendente dal punto di vista editoriale del Fondazione Simons la cui missione è migliorare la comprensione della scienza da parte del pubblico coprendo gli sviluppi e le tendenze della ricerca nel campo della matematica e delle scienze fisiche e della vita.


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