Se provassimo a guardare sotto un microscopio durante i primi istanti della vita, ci troveremmo davanti a uno spettacolo che ha dell’incredibile. Esiste un passaggio specifico, chiamato gastrulazione, che è quanto di più simile a una coreografia di massa si possa concepire in natura. Un ammasso di cellule, che fino a un attimo prima sembrava un gruppo disordinato e statico, improvvisamente decide di mettersi in marcia. Le cellule si piegano, scivolano le une sulle altre, si dividono e si incastrano con una precisione millimetrica per iniziare a dare una forma concreta a quello che diventerà un organismo vivente. È un momento caotico e magico allo stesso tempo, ma per decenni è stato anche un enorme grattacapo per i biologi, perché tutto avviene così velocemente che seguirne il filo logico è come cercare di tracciare il percorso di ogni singola goccia d’acqua in una cascata.
Intelligenza artificiale decifra i movimenti cellulari dei primissimi embrioni
Per fortuna, la tecnologia sta iniziando a darci una mano a leggere questo spartito invisibile. Un team di ricercatori del MIT ha deciso che era arrivato il momento di smettere di guardare e basta, iniziando finalmente a prevedere le mosse di queste cellule grazie all’intelligenza artificiale. Lo studio, che ha guadagnato le pagine di Nature Methods, ha usato come protagonista il moscerino della frutta. Può sembrare un soggetto umile, ma è una vera superstar della genetica perché i suoi processi fondamentali sono incredibilmente simili ai nostri. In appena sessanta minuti, circa cinquemila cellule di questo embrione si riorganizzano da cima a fondo. Basta un piccolo ritardo o una spinta nella direzione sbagliata e l’intero progetto biologico rischia di fallire.
L’aspetto più affascinante di questa ricerca non è solo l’uso dell’AI, ma il modo in cui è stata istruita. Non si è limitata a scattare foto, ma ha analizzato video ad altissima risoluzione per imparare a riconoscere non solo dove si trova una cellula, ma come si relaziona con le sue vicine. Il modello, battezzato “dual-graph”, guarda le cellule da due punti di vista: le vede come punti che si spostano nello spazio ma anche come “bolle” flessibili che cambiano forma a seconda della pressione degli altri. Questa doppia visione permette al sistema di prevedere cosa succederà con una precisione che sfiora il 90%. È un po’ come avere un navigatore satellitare che non ti dice solo dove sei, ma sa già dove girerai prima ancora che tu muova il volante.
Capire questi meccanismi non è solo un esercizio di stile per scienziati curiosi. Come spiega Haiqian Yang, una delle menti dietro lo studio, moltissimi problemi di salute iniziano proprio qui, in questi primissimi movimenti embrionali che vanno storti. Se riusciamo a prevedere come dovrebbe comportarsi un tessuto sano, possiamo individuare immediatamente quando qualcosa sta prendendo una brutta piega. In futuro, questo approccio potrebbe essere applicato ai tessuti umani coltivati in laboratorio o ad altri animali, aprendo porte che non sapevamo nemmeno esistessero nella diagnosi precoce delle patologie. In fondo, il team del MIT non sta solo guardando delle cellule su uno schermo; sta cercando di decifrare il linguaggio segreto con cui la vita decide di venire al mondo.