Guarda una cellula artificiale che evolve come se fosse vera

Sembra impossibile, ma nessuna delle minuscole e pulsanti cellule che vedete in questo video è reale. Sono avatar cellulari in 3D creati da un esperto di effetti speciali convertitosi in artista digitale che ha un debole per la vita artificiale.

Nel corso degli ultimi dieci anni, Andy Lomas ha passato buona parte del suo tempo libero perfezionando una serie di simulazioni di cellule biologiche.

"[Hybrid Forms] esplora la relazione tra la crescita e la forma, in particolare sul collegamento tra l'emergere di strutture intricate e complesse e i processi di crescita che avvengono a livello profondo, cellulare," mi ha detto Lomas per mail. "I biologi chiamano questo fenomeno morfogenesi."

Avendo alle spalle una formazione da matematico, Lomas mi ha detto che cerca di "basarsi sul sistema più semplice possibile per creare i risultati più interessanti." Nel suo caso, creando cellule simulate che si evolvono in modo complesso e che somigliano a "granelli di polline, pelle di rettile e cervelli."

Il progetto su cui Lomas sta lavorando ora, Hybrid Forms, è basato su dieci anni di progetti simili ma leggermente meno complessi, come Aggregation, Flow e il più recente Cellular Forms, che ha vinto il premio per il miglior esempio di arte digitale alla mostra Lumen Prize nel 2014. Nei suoi lavori, Lomas non utilizza tecniche di bioinformatica standard, come introdurre dei segnali per influenzare direttamente il comportamento di una cellula nel tempo. Le sue cellule generate a computer lo fanno da sole. Guardate queste simulazioni di cellule in bianco e nero impossibili da distinguere da quelle vere prendere forma sulle note del musicista Max Cooper.

Quando Lomas ha prodotto Cellular Forms, le strutture presenti nelle cellule che ha simulato avevano tutte le stesse proprietà, stabilite all'inizio della simulazione e fisse nel tempo. Per Hybrid Forms, invece, Lomas ha voluto aggiungere uno strato di complessità in più, "utilizzando più di un tipo di cellula," così da ottenere—spiega—regioni con "proprietà divergenti."

In altre parole, litigando le une con le altre nel corso della simulazione, queste cellule creano forme ancora più complesse. Per darvi una vaga idea della loro complessità, alcune delle strutture finali hanno oltre un centinaio di milioni di cellule, stando a quanto dice Lomas.

"Quando le cellule sono diverse tra loro, competono per lo spazio durante la fase di sviluppo," ha spiegato Lomas. "Quando una cellula nasce, acquisisce una percentuale delle proprietà della cellula madre, oltre a una percentuale delle proprietà delle cellule immediatamente adiacenti. La gamma di forme finisce per essere molto ricca, e ricorda protozoi e altri organismi biologici semplici. Queste forme generate a computer sono decisamente più verosimili di altre."

Le delicate simulazioni in bianco e nero di Lomas funzionano grazie a risme e risme di codice. Ad oggi, Lomas ritiene di aver scritto tra le 30.000 e le 50.000 righe di codice con cui oliare il motore delle sue simulazioni. Le cellule sono così verosimili che—mi ha raccontato—quando ha presentato il suo progetto alla Conferenza Europea sulla Vita Artificiale di quest'anno, ha visto molti ricercatori sconvolti davanti all'idea di stare osservando qualcosa di non-biologico.

Come prossimo progetto, Lomas vuole esplorare altrettanto approfonditamente la morte cellulare e il modo in cui si influenzano tra loro i diversi tipi di cellule attraverso "l'espressione di fattori chimici che stimolano e inibiscono la crescita." Vuole anche visualizzare le simulazioni cellulari sfruttando sia la realtà aumentata che quella virtuale, e forse persino con sculture fisiche.

"Una cosa che mi affascina sempre quando presento il mio lavoro è l'idea che non ci sia un modo assolutamente corretto di visualizzare e comprendere i dati," ha detto Lomas. "Diversi metodi di presentazione tendono a evidenziare diversi aspetti, che comportano a loro volta comprensioni e interpretazioni diverse."