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| Imagen coloreada del xenobot (rojo) y de las células madre sueltas agregadas (verde). (Douglas Blackiston) |
Si la idea de robots vivos hechos con células de rana no le parece lo suficientemente extraña, ¿qué le parece la de robots vivos hechos con células de rana con capacidad de reproducirse? Estos "xenobots", los primeros de su clase, no solo son una maravilla de la bioingeniería moderna que podría abrir interesantes posibilidades en la medicina regenerativa, sino que también representan un tipo de reproducción biológica nunca antes observada en la ciencia.
Estos nuevos robots se basan en una investigación realizada el año pasado en la que científicos de la Universidad de Vermont (UVM), la Universidad de Tufts y la Universidad de Harvard desarrollaron robots vivos a partir de células extraídas de la rana Xenopus laevis. Estos robots fueron diseñados por superordenador y ensamblados a mano, funcionando con la energía embrionaria almacenada para nadar alrededor de las placas de Petri realizando diferentes tareas en función de su diseño, incluyendo el empuje de material en su entorno e incluso la formación de réplicas a partir de células sueltas.
"Estos pueden hacer hijos, pero después el sistema normalmente se apaga", dice Sam Kriegman, autor principal del estudio. "Es muy difícil, en realidad, conseguir que el sistema siga reproduciéndose".
Para dotar a sus Xenobots de tales capacidades, los científicos recurrieron de nuevo a un algoritmo evolutivo basado en un superordenador para probar miles de millones de formas corporales potenciales diferentes. Entre ellas había triángulos, cuadrados, pirámides y estrellas de mar, con el objetivo de dar con un diseño que permitiera al Xenobot realizar lo que los investigadores llaman "replicación cinemática" basada en el movimiento.
Este fenómeno se ha observado a nivel molecular, donde las moléculas se replican moviéndose hacia otros bloques de construcción y combinándose con ellos para formar copias de sí mismas. Esto nunca se había visto en células u organismos completos, pero el diseño realizado por el superordenador dio como resultado un Xenobot capaz de hacer precisamente eso.
"Le pedimos al superordenador de la UVM que averiguara cómo ajustar la forma de los progenitores iniciales, y la IA dio con algunos diseños extraños tras meses de trabajo, incluido uno que se parecía a Pac-Man", dice Kriegman. "Es muy poco intuitivo. Parece muy sencillo, pero no es algo que se le ocurriría a un ingeniero humano. ¿Por qué una boca diminuta? ¿Por qué no cinco? Enviamos los resultados a Doug (coautor Douglas Blackiston) y él construyó estos Xenobots padres con forma de Pac-Man. Luego esos padres construyeron hijos, que construyeron nietos, que construyeron bisnietos, que construyeron tataranietos".
Estos Xenobots con forma de comecocos nadan por el plato reuniendo cientos de células individuales y montan bebés dentro de sus bocas que se convierten en Xenobots que se ven y se mueven igual que su robot padre en pocos días. Estos nuevos Xenobots pueden hacer lo mismo, construyendo copias de sí mismos una y otra vez.
"Esto es profundo", dice el autor del estudio, Michael Levin. "Estas células tienen el genoma de una rana, pero, liberadas de convertirse en renacuajos, utilizan su inteligencia colectiva, una plasticidad, para hacer algo asombroso".
Los científicos señalan que no se conoce ningún animal o planta que se reproduzca de este modo, y consideran que la nueva generación de xenobots es el vehículo ideal para estudiar los sistemas autorreplicantes. Aunque la idea de los robots autorreplicantes puede ser motivo de preocupación para algunos, el equipo destaca el entorno controlado en el que se desarrollan sus experimentos y la facilidad con la que se pueden extinguir.
La esperanza es que este tipo de robots replicantes puedan ayudar a la humanidad a resolver más rápidamente problemas complejos. Esto podría significar el desarrollo de máquinas para limpiar los microplásticos de las vías fluviales, el desarrollo de vacunas para nuevos virus o medicamentos para todo tipo de dolencias.
"Si supiéramos cómo decirle a las colecciones de células que hagan lo que queremos que hagan, en última instancia, eso es la medicina regenerativa: es la solución a las lesiones traumáticas, los defectos de nacimiento, el cáncer y el envejecimiento", dice Levin. "Todos estos problemas diferentes están aquí porque no sabemos cómo predecir y controlar qué grupos de células van a construir. Los xenobots son una nueva plataforma para enseñarnos".
Fuentes, créditos y referencias:
Kinematic self-replication in reconfigurable organisms, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2112672118
Fuente: NewAtlas