Il moscerino della frutta ispira l’esplorazione di altri pianeti

La biomimetica - o biomimetismo - è una disciplina che prende spunto dalla natura per creare nuove idee e soluzioni a problemi concreti. Dalla bardana che ha ispirato il velcro, ai gechi che hanno permesso di creare colle di nuova generazione, la lista delle applicazioni innovative si allunga regolarmente. Gli organismi a cui ispirarsi sono pressoché infiniti e appartengono a gruppi animali e vegetali diversi. E non sono necessariamente gli animali più iconici a far nascere le migliori idee.

Il moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) è uno di quegli insetti che ognuno di noi ha sicuramente già visto almeno una volta nella vita. Basta tenere della frutta matura in casa ed ecco che sembra apparire dal nulla. Forse è per questo che generalmente non gode di buona fama. Tuttavia, questi minuscoli insetti sono estremamente interessanti per la ricerca scientifica, che li considera dei veri organismi modello.

La Drosophila melanogaster ha un ciclo vitale rapido (si riproduce molto velocemente) ed è facilmente manipolabile in laboratorio, caratteristiche che la rendono ideale per la ricerca. Non a caso, è studiata dal punto di vista genetico da oltre un secolo, il suo genoma è stato interamente sequenziato e anche il suo comportamento non ha quasi più segreti. 

Questo insetto è ancora oggi un organismo molto analizzato, tanto da diventare un modello di ispirazione nel campo della robotica. In particolare, presso il Politecnico federale di Losanna (EPFL), dove il professor Pavan Ramdya e il suo team stanno facendo scoperte di rilievo internazionale. 

Ad esempio, sono stati in grado di realizzare un particolare microscopio che può rendere visibile in diretta il funzionamento dei neuroni del moscerino della frutta quando si muove. La tecnica è molto complessa e ha richiesto anni di lavoro, ma il risultato è di quelli fondamentali: permette di associare ogni singolo movimento del moscerino alla corrispondente attività neuronale. Un risultato incredibile e impensabile solo alcuni anni fa. Ma c’è di più. Il professor Ramdya e la sua squadra sono riusciti, in collaborazione con altri gruppi di ricerca, a ricostruire l’intera mappa neuronale del cervello di questo insetto, vale a dire a capire come ogni neurone è legato agli altri.

I risultati di queste strabilianti ricerche da un lato aumentano notevolmente le conoscenze sul moscerino della frutta, dall’altro rendono le potenziali applicazioni molto più intriganti e realizzabili. Ad esempio nel campo della robotica. Le ricercatrici e i ricercatori dell’EPFL stanno infatti cercando di riprodurre in laboratorio una copia digitale funzionante del cervello del moscerino. Un vero e proprio centro di controllo o, se preferite, un cervello digitale per robot di nuova generazione. Macchine immaginate per essere in grado di reagire autonomamente agli stimoli esterni, un po’ come il moscerino quando vola nella nostra cucina alla ricerca della frutta matura.

Secondo il professor Ramdya, questi robot potrebbero essere impiegati per conoscere meglio le aree inospitali o pericolose della Terra, oppure essere inviati nello spazio per l’esplorazione di altri pianeti nel sistema solare e oltre. Un tema decisamente d’attualità.

Le tecnologie attuali sembrano dunque dare la possibilità alla biomimetica di raggiungere obiettivi finora insperati e impensabili e consentono alle ricercatrici e ai ricercatori di applicare questa disciplina anche a esseri viventi minuscoli, come il moscerino della frutta. Uno sviluppo che negli anni ha permesso all’essere umano di passare dallo studio del volo degli uccelli di Leonardo da Vinci, all’esplorazione (finora solo ipotetica) di pianeti lontani da parte di robot indipendenti, in grado cioè di apprendere le informazioni dall’ambiente e di prendere delle decisioni in maniera autonoma. 

E in futuro? Il team del Politecnico di Losanna sta attualmente lavorando per ricreare i sensori che i moscerini possiedono sulle loro zampe e che permettono a questi insetti di ispezionare e percepire l’ambiente in cui vivono e si spostano. In che modo il moscerino utilizza tutte le informazioni che raccoglie attorno a sé? Come decide di eseguire un tale movimento a un momento preciso? Questo sono solo alcune delle domande su cui si basano le ricerche del professor Ramdya. Una volta trovate le risposte e ricreati i sensori, sarà possibile incorporarli direttamente nei robot per renderli più performanti.

Affaire à suivre quindi!