LE CELLULE “PENSANO” E POSSIAMO MODIFICARNE LO SCHEMA


10 May
10May

Il biologo Michael Levin sostiene che le cellule utilizzino la bioelettricità per comunicare e per prendere decisioni tra di loro su cosa diventeranno. Ma gli elementi del sistema possono essere collegati e quindi attivati ovunque, in qualsiasi momento, in nuovi contesti...


a cura della redazione, 10 Maggio

Ogni anno, i ricercatori di tutto il mondo si riuniscono al Neural Information Processing Systems, una conferenza sull'intelligenza artificiale, per discutere di software di traduzione automatizzata, auto a guida autonoma e domande matematiche astratte. Tra questi un biologo dello sviluppo presso la Tufts University, Michael Levin. Il professore, il cui lavoro fa parte di una più ampia convergenza tra biologia e informatica, studia come i corpi crescono, guariscono e, in alcuni casi, si rigenerano. L’approccio di Levin ha un fondamento importante: se il cervello, con le sue sinapsi, è stato accostato a un computer, lo stesso vale per il resto del corpo. In un certo senso, e fino a un certo punto, le cellule sanno cosa fare, ricordano come farlo e lo decidono sulla base degli impulsi che ricevono. La loro comunicazione avviene attraverso impulsi elettrici (bioelettricità) ed è grazie a questo meccanismo che, ad esempio, da un bruco, che di fatto scioglie il suo cervello ma mantiene la memoria, riesce a uscire una farfalla.

©The Artificial Intelligence Channel

Nel raduno del 2018 a Montreal, nel video, presentato da uno degli esperti di intelligenza artificiale di Facebook come specialista in «calcolo dei sistemi viventi», Levin inizia il suo discorso e sullo schermo dietro di lui apparve il disegno di una planaria, un tipo di verme piatto lungo circa due centimetri che, al microscopio, somiglia alla caricatura di un "fallo strabico". Levin è interessato alla planaria perché, se le si taglia la testa, ne cresce una nuova; contemporaneamente, la sua testa mozzata fa crescere una nuova coda. I ricercatori hanno scoperto che non importa in quanti pezzi la si divida, otterrai sempre nuovi vermi. In qualche modo, ogni parte sa cosa manca e lo ricostruisce. Ciò che Levin ha mostrato al suo pubblico è stato qualcosa di ancora più sorprendente: un video di una planaria a due teste. Aveva tagliato la coda del verme, poi aveva convinto l'organismo a far crescere una seconda testa al suo posto. 

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LO SAPEVI CHE: Durante la morfogenesi, le cellule cooperano per costruire strutture anatomiche in modo affidabile. Molti sistemi viventi rimodellano e rigenerano tessuti o organi nonostante danni considerevoli, ovvero riducono progressivamente le deviazioni da specifiche morfologie target e arrestano la crescita e il rimodellamento quando tali morfologie vengono raggiunte. L'evoluzione sfrutta tre modalità per ottenere tale omeostasi anatomica: gradienti biochimici, circuiti bioelettrici e forze biofisiche. Questi interagiscono per consentire il sorgere della stessa forma su larga scala nonostante perturbazioni significative.

La parte più sorprendente è che Levin non aveva toccato il genoma della planaria. Invece, aveva cambiato i segnali elettrici tra le cellule del verme. Levin ha spiegato che, alterando questo schema elettrico, aveva rivisto la "memoria” dell'organismo, di come doveva apparire. In sostanza, aveva riprogrammato il corpo del verme e, se avesse voluto, avrebbe potuto ripristinarlo. «Uno è il modulo di partenza - ha detto lo scienziato - ma gli elementi di un sistema possono essere collegati e quindi attivati ovunque, in qualsiasi momento, in nuovi contesti». Secondo il suo schema, i gruppi cellulari sono in grado di seguire molti piani diversi, spostando i loro obiettivi a seconda di ciò che stanno facendo i loro “vicini".

Nell'ultimo mezzo secolo, gli scienziati sono arrivati a vedere il cervello, con i suoi trilioni di interconnessioni neurali, come una specie di computer. Levin estende questo pensiero al corpo: ritiene che la padronanza del codice delle cariche elettriche nei suoi tessuti darà agli scienziati un controllo senza precedenti su come e dove crescono. Nel suo laboratorio, infatti, ha già “convinto" le rane a rigenerare le zampe mozzate e i girini a far crescere nuovi bulbi oculari sullo stomaco.

Il lavoro di Levin implica un cambiamento concettuale. I computer nella nostra testa sono spesso in contrasto con il resto del corpo; la maggior parte di noi non pensa che muscoli e ossa stiano facendo calcoli. Ma come "sanno" guarire le nostre ferite? In che modo i tessuti del nostro corpo non ancora nato si differenziano e prendono forma senza la direzione di un cervello? Lo scienziato americano, di origini russe, suggerisce che arti e tessuti oltre al cervello potrebbero essere in grado, a un livello primitivo, di ricordare, pensare e agire. Altri ricercatori hanno discusso dell'intelligenza senza cervello nelle piante e nelle comunità batteriche o hanno studiato la bioelettricità come meccanismo in fase di sviluppo. Ma Levin sostiene che le due idee possano essere unificate, perché le cellule del nostro corpo usano la bioelettricità per comunicare e per prendere decisioni tra di loro su cosa diventeranno.


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