¿Máquinas vivientes?: Crean los primeros BioRobots que se pueden autorreplicar

En Tercera Vía ya habíamos hablado de los primeros “robots vivientes”, término acuñado por los creadores de los Xenobots para describir a sus máquinas hechas con células de rana. Como ya habíamos señalado en aquella ocasión “estos robots, rompen otra de las líneas que dividen a la naturaleza de lo artificial y nos obligan a repensar las fronteras de la vida, ya que no son ni robots ordinarios ni una especie real de animales”.

Ahora, este mismo grupo de investigación de la Universidad de Vermont, en Estados Unidos, ha dado un paso más y resulta extraordinario y difícil de imaginar, ya que ahora son capaces de nadar fuera de una placa de laboratorio, encontrar y recolectar células y usar esas células para ensamblar un nuevo Xenobot «bebé». Solo unos días después, este nuevo robot es capaz de salir y replicarse a su vez como si fuera un ser vivo.

BioRobots: Nacen las primeras máquinas vivientes

Es difícil definir a los Xenobots ya que se encuentran en la frontera que separa lo vivo de lo maquínico, así que “robots vivientes” es una metáfora que puede ayudarnos a comprender el tema. Hechos en laboratorio, pueden reproducirse de forma espontánea y están diseñados por Inteligencia Artificial (IA), con lo que marcan una nueva forma de autorreplicación biológica, especialmente prometedora para la medicina regenerativa.

Los diminutos robots son capaces de salir del recipiente en el que fueron desarrollados, buscar células y “armar” un nuevo robot, una copia exacta que, al pasar algunos días, adquirirá la misma capacidad de replicarse a sí mismo. Las pequeñas máquinas fueron creadas a partir de células de rana: estos organismos diseñados por ordenador reúnen células individuales en el interior de una «boca» y liberan «crías» Xenobot con su misma apariencia y movimientos. A su vez, los nuevos ejemplares se reproducen de la misma forma.

¿Rana o máquina?

Las células embrionarias utilizadas, que pertenecen a una rana Xenopus laevis, se convertirían en piel en un contexto natural. Servirían para mantener fuera a los patógenos y redistribuir la mucosidad en la piel de un renacuajo, pero los científicos estadounidenses le han dado otra “vida”. Aplicando las instrucciones justas mediante un programa de ordenador basado en Inteligencia Artificial, las células pueden “rediseñarse” en laboratorio y estar listas para una función completamente diferente.

Los investigadores explicaron que las células empleadas tienen el genoma de una rana, pero al ser liberadas de convertirse en renacuajos emplean su inteligencia colectiva, o una especie de plasticidad celular, para hacer algo asombroso: juntarse y crear organismos “vivos” que pueden gestar a su vez copias exactas de sí mismos. Si en un principio llamó la atención de los científicos que los Xenobots pudieran diseñarse para realizar tareas simples, las nuevas funciones prácticamente redefinen los límites de aquello que puede entenderse como reproducción biológica.

Estos objetos biológicos, que son básicamente una colección de células diseñadas por ordenador, se replican espontáneamente, pero incluyendo el genoma de la rana completo e inalterado. Esto significa que las instrucciones originales presentes en la célula han logrado reencauzarse para cumplir con un nuevo objetivo: agruparse y crear un organismo, que a su vez tendrá la capacidad de replicarse a sí mismo. Al parecer, aún no hemos descubierto todas las formas en que la vida puede reproducirse, como quizás habíamos pensado.

En un principio, el padre Xenobot integrado por unas 3.000 células conforma una esfera. Sin ningún tipo de “ayuda”, lo más probable es que el proceso se detenga allí y la reproducción no continúe. Sin embargo, un programa de Inteligencia Artificial que trabaja en el cúmulo de superordenadores Deep Green de la Universidad de Vermont hizo la diferencia.

Al aplicar un algoritmo evolutivo, fue posible “probar” miles de millones de formas corporales en simulación, como por ejemplo triángulos, cuadrados o pirámides, hasta encontrar aquellas que permitían a las células ser más eficaces en la replicación «cinemática», o sea basada en el movimiento. A partir de ese logro, los organismos lograron replicarse sin mayores problemas a partir del padre Xenobot.

En ese sentido, los científicos destacaron en el nuevo estudio, recientemente publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), que los grupos de células, cuando se liberan de un organismo en desarrollo, pueden encontrarse y combinarse con otras células sueltas similares, y que además esta capacidad no tiene que evolucionar o introducirse específicamente mediante manipulación genética.

Al mismo tiempo, la investigación demuestra que la Inteligencia Artificial puede ayudar a diseñar organismos modelo que se reproduzcan mejor: este mismo concepto puede ser aplicado en el futuro para “orientar” a las células humanas en el sentido deseado, por ejemplo eliminando enfermedades, dándole nueva vida a órganos que ya no son funcionales o creando nuevos.

Xenobots y Covid: Los riesgos de la autorreplicación

Algunas personas pueden encontrar esto estimulante. Otros pueden reaccionar con preocupación, o incluso con terror, a la noción de una biotecnología autorreplicante. Para el equipo de científicos, el objetivo es una comprensión más profunda.

“Estamos trabajando para comprender esta propiedad: la replicación. El mundo y las tecnologías están cambiando rápidamente. Es importante, para la sociedad en su conjunto, que estudiemos y entendamos cómo funciona ”, dice josh Bongard, el codirector de la investigación. “Estas máquinas vivientes de tamaño milimétrico, completamente contenidas en un laboratorio, fácilmente extinguibles y examinadas por expertos en bioética, no son las que me mantienen despierto por la noche. Lo que presenta riesgo es la próxima pandemia; acelerar el daño al ecosistema causado por la contaminación; intensificando las amenazas del cambio climático”.

Bongard señala la epidemia de COVID y la búsqueda de una vacuna. “La velocidad a la que podemos producir soluciones es muy importante. Si podemos desarrollar tecnologías, aprendiendo de Xenobots, donde podamos decirle rápidamente a la IA: “Necesitamos una herramienta biológica que haga X e Y y suprima Z”, eso podría ser muy beneficioso. Hoy, eso lleva muchísimo tiempo “. El equipo tiene como objetivo acelerar la rapidez con la que las personas pueden pasar de identificar un problema a generar soluciones, “como desplegar máquinas vivas para extraer microplásticos de las vías fluviales o construir nuevos medicamentos”, dice Bongard.

“Necesitamos crear soluciones tecnológicas que crezcan al mismo ritmo que los desafíos que enfrentamos”, dice Bongard.

Y el equipo ve promesas en la investigación de avances hacia la medicina regenerativa. “Si supiéramos cómo decirle a las colecciones de células que hagan lo que queremos que hagan, en última instancia, eso es medicina regenerativa, esa es la solución para 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 se van a formar. Los Xenobots son una nueva plataforma para enseñarnos “.

Con información de PNAS, Universidad de Vermont y Tendencias21