Científicos de la Universidad de Vermont, en Estados Unidos, experimentaron con células vivas provenientes de embriones de rana para dar origen a los “Xenobots”, robots de un milímetro de ancho con movimiento dirigido que pueden transportar pequeñas cargas (como un medicamento) dentro del cuerpo humano. Además, tienen la capacidad de autocurarse después de ser cortados.

“Estas son máquinas vivientes novedosas”, señaló Joshua Bongard, un experto en informática y robótica de la Universidad de Vermont, quien fue el co-líder de la nueva investigación. “No son un robot tradicional ni una especie conocida de animales. Es una nueva clase de artefactos: un organismo vivo y programable”, añadió.

En la investigación se empleó un algoritmo evolutivo que descubre diferentes formas de combinar los componentes biológicos para lograr el comportamiento deseado.  Se demostró que estos organismos reconfigurables pueden moverse de manera coherente y explorar su entorno acuoso durante días o semanas.

De acuerdo con el reporte difundido por la revista Science Daily, aunque la alteración genética existe desde tiempos remotos, “esta investigación es la primera que diseña máquinas completamente biológicas desde cero”.

Publicación:

Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin, and Josh Bongard. A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms. PNAS, 2020 DOI: 10.1073/pnas.1910837117

Emol

Un equipo de científicos logró construir milimétricos “robots vivos”, ensamblados a partir de células de rana, que podrían servir para suministrar medicamentos, limpiar residuos tóxicos o recoger microplásticos en los océanos.

La descripción de estos “xenobots” -como lo nombran los autores- se publica este lunes en un artículo de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), liderado por científicos de las universidades de Vermont y de Tufts, ambas en Estados Unidos.

Los primeros diseñaron estas “nuevas criaturas” a través de operaciones en un supercomputador y los segundos se encargaron de ensamblarlas y probarlas; siendo esta la primera vez que se diseñan máquinas completamente biológicas desde cero, según el equipo responsable.

Se trata de “máquinas vivas novedosas”, según resumió en un comunicado Joshua Bongard, uno de sus responsables y experto en robótica y computación de la Universidad de Vermont, quien apunta: “no son ni robots tradicionales, ni una especie animal ya conocida, sino una nueva clase de artefacto, un organismo vivo y programable”.

“Podemos imaginar muchas aplicaciones útiles para estos robots vivos que otras máquinas no pueden hacer”, aseguró por su parte Michael Levin, otro de los firmantes del artículo y director del Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo de Tufts, quien, entre ellas, enumera buscar compuestos contaminantes, recoger microplásticos en los océanos o viajar en las arterias humanas.

“Podemos imaginar muchas aplicaciones útiles para estos robots vivos que otras máquinas no pueden hacer” Michael Levin, director del Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo de TuftsLos investigadores comenzaron usando un algoritmo evolutivo -aquellos basados en los postulados de la evolución biológica- para crear miles de posibles diseños para estas nuevas formas de vida.

Después aplicaron reglas básicas de biofísica para establecer qué podían hacer las células de la piel o cardíacas y se quedaron con aquellos organismos simulados más exitosos y se desechó el resto.

Luego, los biólogos de Tufts, transfirieron estos diseños a la vida: primero recolectaron células madre “cosechadas” de los embriones de ranas africanas, en concreto de la especie “Xenopus laevis” -de ahí el nombre de los “xenobots”-; luego las separaron en células individuales y las dejaron incubar, continúa el comunicado.

Más tarde, con ayuda de unas diminutas pinzas y un electrodo aún más pequeño, las células fueron cortadas y unidas otra vez bajo el microscopio copiando los modelos conseguidos en el supercomutador.

Ensambladas en “formas corporales nunca antes vistas” en la naturaleza, las células comenzaron a trabajar juntas, aseguraron los investigadores, que explicaron que las células de la piel formaron una arquitectura más pasiva, mientras que las del músculo cardíaco fueron puestas a trabajar creando un movimiento hacia adelante más ordenado, tal y como habían diseñado los algoritmos.

Todo esto, agregaron, ayudado por patrones espontáneos de auto-organización, permitiendo que los robots se movieran por su cuenta. Estos robots son, además, totalmente biodegradables: cuando terminan su trabajo tras siete días son solo células de piel muertas.

“Miras las células con las que hemos estado construyendo nuestros xenobots y, genómicamente, son ranas; es cien por cien ADN de rana…pero no son ranas”, apuntó Levin, quien se preguntó qué más son capaces de hacer estas células.

Y es que construir estos xenobots -que seguirán desarrollando- es un pequeño paso para descifrar lo que este investigador llama “código morfogenético”, que proporciona una visión más profunda, de forma general, de cómo los organismos están organizados y cómo computan y almacenan información basada en sus historias y ambiente.