Scientists at #UVM, @TuftsUniversity and @wyssinstitute teamed up to create the world’s first self-reproducing living machines.

Say hello to the next generation of #Xenobots

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— University of Vermont (@uvmvermont) November 29, 2021

En un comunicado emitido este lunes, los especialistas revelaron que los biorrobots logran encontrar células individuales, reunirlas en su ‘boca’ y tras unos días, obtener nuevos xenobots idénticos a ellos, que una vez se liberan, también repiten el proceso. “Con el diseño correcto, se replicarán espontáneamente”, dijo el científico Joshua Bongard. Por su parte, Sam Kriegman, el autor principal del nuevo estudio, explicó que inicialmente se crearon los xenobots padres con forma de Pac-Man, que a su vez “generaron hijos, quienes generaron nietos, quienes crearon bisnietos, quienes generaron tataranietos”. “Tenemos el genoma de la rana completo e inalterado”, agregó el biólogo Michael Levin, “pero no dio indicios de que estas células puedan trabajar juntas en esta nueva tarea” de reunir células separadas y convertirlas en autocopias funcionales.

Los investigadores comentaron que la replicación cinemática, a pesar de ser bien conocida a nivel de moléculas, nunca antes se había observado en células u organismos completos. Sin embargo, aseguraron que a pesar de que el hallazgo pueda generar preocupación, o incluso terror en ciertas personas, en realidad no debería de verse como una amenaza. “Lo que representa un riesgo es la próxima pandemia; acelerar el daño al ecosistema causado por la contaminación; intensificando las amenazas del cambio climático”, señaló Bongard. “Este es un sistema ideal para estudiar sistemas autorreplicantes. Tenemos un imperativo moral de entender las condiciones bajo las cuales podemos controlarlo, dirigirlo, apagarlo, exagerarlo”, dijo.

“No son un robot tradicional, ni una especie conocida de animales. Es una nueva clase de artefactos: un organismo vivo y programable”, afirma este científico. Estas nuevas criaturas fueron diseñadas en una supercomputadora por Bongard y su colega Sam Kriegman, en la Universidad de Vermont, y luego ensambladas y probadas por los biólogos Douglas Blackiston y Michael Levin en la Universidad de Tufts.

Los resultados de esta nueva investigación —que por primera vez “diseña máquinas completamente biológicas desde cero”— fueron publicados este 13 de enero en la revista especializada ‘PNAS’.

Estos xenobots de un milímetro de ancho, capaces de moverse hacia un objetivo y de curarse a sí mismos después de ser cortados, podrían trasladar una carga útil, como por ejemplo un fármaco que deba llevarse a un lugar específico dentro de un paciente. “Podemos imaginar para estos robots vivos muchas aplicaciones útiles que otras máquinas no pueden hacer”, afirma otro autor de la investigación, Michael Levin, jefe del Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo en Tufts. Entre ellas, buscar partículas contaminadas con radiación, recolectar microplástico en los océanos, viajar por las arterias y limpiarlas.

“Es un paso hacia el uso de organismos diseñados por computadora para la entrega inteligente de medicamentos”, añade Bongard. Durante meses de procesamiento en el clúster de supercomputadoras Deep Green, en la Universidad de Vermont, los informáticos utilizaron un algoritmo evolutivo para crear miles de posibles diseños para estas nuevas formas de vida. La computadora estuvo ensamblando cientos de células simuladas en innumerables formas y resultados corporales, intentando lograr la tarea asignada por los científicos: la locomoción en una dirección. Se seleccionaron los diseños más prometedores para la prueba.

Luego, el equipo de Tufts transfirió los diseños a formas vivas. Primero recolectaron células madre de los embriones de ranas africanas, de la especie ‘Xenopus laevis’ (de ahí el nombre de xenobots). Las separaron en células individuales y las dejaron incubar. Luego, usando unas pinzas y un electrodo diminutos, las células fueron cortadas y unidas bajo un microscopio, en una aproximación cercana a los diseños elaborados por la computadora. Una vez ensambladas, las células comenzaron a trabajar juntas. Se utilizaron dos tipos de células de rana: de la piel, que formaron una arquitectura más pasiva, y del músculo cardíaco, que experimentaron las contracciones. Gracias a estas últimas, se creó un movimiento ordenado hacia adelante, según lo guiado por el diseño de la computadora, que permite que los robots se muevan por sí mismos.

Se demostró que los xenobots pueden moverse de manera coherente y explorar un entorno acuoso durante días o semanas, impulsados por depósitos de energía embrionaria. Pruebas posteriores demostraron que los grupos de estas ‘máquinas vivas’ se movían en círculos, empujando los gránulos hacia una ubicación central. Algunos de los xenobots fueron construidos con un agujero en el centro para reducir la resistencia. En versiones simuladas de estos, los científicos pudieron utilizar ese agujero como ‘depósito’ para transportar con éxito una sustancia u objeto.