mercoledì, Giugno 29, 2022

Un team di scienziati ha insegnato ai batteri a giocare a tris

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Un team di ricercatori dell’università di Valencia, in Spagna, e dell’università di Warwick, nel Regno Unito ha dimostrato di poter insegnare ad alcuni batteri a giocare a tris. Non si tratta di microrganismi ordinari, ma di un ceppo di E. coli geneticamente modificato e programmato per funzionare come una rete neurale molto semplice, una forma di intelligenza artificiale.

I ricercatori, infatti, hanno modificato i batteri in modo che rilevassero 12 differenti composti chimici, che fossero in grado di rispondere e memorizzare gli stimoli esterni e apprendessero autonomamente in che modo prendere decisioni, come giocare a tris (anche se non sono riusciti a battere gli esseri umani che li sfidavano).  Una rete neurale del genere potrebbe consentire di riprogrammare chimicamente ecosistemi e tessuti complessi, per creare microbiomi “intelligenti”. I risultati dello studio, ancora preliminare e non sottoposti alla revisione tra pari, sono stati pubblicati su Biorxiv.

Giocare a tris con le intelligenze artificiali

I giochi da tavolo, in particolare il tris, sono sfide classiche per chi progetta intelligenze artificiali, soprattutto per dimostrare nuovi approcci informatici. Ingegnerizzare cellule viventi per apprendere algoritmi decisionali in maniera autonoma, però, rappresenta ancora un terreno poco esplorato: chi lavora in questo ambito sta provando a ottenere, in microrganismi modificati, circuiti genetici che possano imparare dalle esperienze passare per modificare il proprio comportamento. 

In particolare, il team di ricercatori internazionale, guidati da Alfonso Jaramillo, è partito da Marionette, un ceppo geneticamente modificato di E. coli in grado di rilevare 12 diverse sostanze chimiche e, attraverso l’espressione di geni specifici, rispondere in maniera diversa a ciascuna di esse. Per il gruppo di Jaramillo, però, questo non bastava: i ricercatori hanno ulteriormente modificato il ceppo in modo che i microrganismi potessero esprimere due proteine fluorescenti, una verde e una rossa. Il colore che assumevano, dovuto alla quantità di queste due proteine, poteva essere alterato dalle sostanze chimiche a cui erano sensibili e da altre sostanze, come alcuni antibiotici. Senza altri stimoli, invece, il colore emesso dai batteri risultava dipendente da quello precedente

I ceppi di E.coli ingegnerizzati in questo modo si comportavano come un memristore, componente elettrico capace di regolare il flusso di corrente in un circuito “ricordando” lo stato elettrico precedente. I memristor vengono utilizzati per creare i chip che imitano il funzionamento delle sinapsi in un cervello

Lo studio

Una volta ottenuto questo memristore “biologico”, gli scienziati hanno voluto testare l’effettivo apprendimento automatico facendo giocare i ceppi ingegnerizzati a tris. In particolare, i batteri sono stati coltivati in otto pozzetti, che corrispondevano alle caselle del gioco del tris escludendo quella al centro: da lì, infatti, per semplicità, partiva sempre la prima mossa degli esseri umani, che posizionavano una croce, iniziando la partita. 

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