Los investigadores que desarrollaron lo que dicen que son los primeros robots vivos del mundo ahora informan que pueden reproducirse de una manera sin precedentes, según un estudio revisado por pares publicado en las actas de la Academia Nacional de Ciencias el lunes.

Los robots en cuestión no son pequeñas construcciones de silicio y metal, sino que son máquinas biológicas llamadas xenobots que los investigadores de la Universidad de Vermont y la Universidad de Tufts primero descrito año pasado. Los xenobots son paquetes de células madre cultivadas genéticamente de la rana de garras africana sin modificar, Xenopus laevis. Joshua Bongard, informático y experto en robótica de la Universidad de Vermont, se refirió a ellos en un comunicado de prensa el pasado mes de enero como «nuevas máquinas vivientes» que son una «nueva clase de artefacto: un organismo vivo programable».

Los Xenobots son programables en el sentido de que sus comportamientos rudimentarios están predeterminados en su mayoría por sus formas iniciales. Como el reportero de Gizmodo George Dvorsky el escribio El año pasado, “Utilizando un algoritmo evolutivo, los investigadores desarrollaron miles de diseños posibles para su nueva forma de vida, siendo la movilidad unidireccional un requisito físico fundamental. … Luego se cultivaron células especializadas y se ensamblaron meticulosamente para que coincidieran con la forma diseñada por la computadora. ”Los Xenobots pueden vivir durante días o semanas en un entorno acuático utilizando la energía almacenada en sus células. Aunque su vida útil se puede extender con un ambiente rico en nutrientes, después de eso, inevitablemente se biodegradan.

«Definir ‘robot’ nunca fue fácil, aunque las tecnologías más antiguas ocultaban ese hecho y parecían saber cuál era una buena definición de ‘robot’ y en qué se diferenciaba de las amebas, bacterias, peces, humanos, etc.» El autor del estudio, Michael Levin, le dijo a Gizmodo por correo electrónico. «Esta tecnología deja en claro que tenemos algunas lagunas de conocimiento importantes en torno a los conceptos de robot, máquina, organismo, programa, etc.»

En el nuevo artículo, investigadores de ambas universidades, así como del Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en Biología de la Universidad de Harvard, informaron que los xenobots se están volviendo más autónomos utilizando un método previamente desconocido para ser utilizado por cualquier especie de animal o planta. Levin le dijo a CNN que el método, llamado kinemaLa replicación de tic lo dejó «sorprendido».

El equipo observó a los xenobots, que están formados por unas 3.000 células madre cada uno, moverse alrededor de una placa de Petri para recolectar células madre extraviadas y formar grupos. Finalmente, cuando se recolectaron suficientes células madre, estos grupos se convirtieron en nuevos xenobots. Bongard le dijo a CNN que si bien el comportamiento observado inicialmente era raro y específico de la situación, el equipo usó la supercomputadora para probar miles de millones de formas corporales para determinar la forma ideal para la colección; terminó escupiendo algo que se parecía mucho a Pac-Man. Así como la forma de Pac-Man es ideal para devorar fantasmas, los xenobots en forma de C fueron mucho más efectivos para capturar grupos de células madre y formar nuevos xenobots.

«La mayoría de la gente piensa que los robots están hechos de metales y cerámica, pero no es tanto de lo que está hecho un robot sino de lo que hace lo que actúa por sí solo en nombre de la gente», dijo Bongard a CNN. “… La IA no programó estas máquinas de la forma en que normalmente pensamos sobre la escritura de código. Moldeó, talló y creó esta forma de Pac-Man. «

Bongard le dijo a CNN que «la forma es, en esencia, el programa» e «influye en cómo se comportan los xenobots para amplificar este proceso increíblemente asombroso».

Bongard le dijo a Gizmodo en un correo electrónico que se usaron células de rana porque es uno de los organismos más comunes utilizados en estudios biológicos. Levin y otro biólogo del equipo, Douglas Blackiston, también tienen una amplia experiencia trabajando con tejido de rana. Bongard explicó que la investigación previa del equipo para inducir a los xenobots a un comportamiento específico llevó al descubrimiento de que podían replicarse.

«En nuestro primer experimento en enero de 2020, incluimos tejido del músculo cardíaco de la rana en xenobots y demostramos que podían arrastrarse, lentamente, por el fondo de una placa de Petri», le dijo Bongard a Gizmodo. “En un segundo artículo de marzo de 2021, mostramos que los xenobots pueden desarrollar pequeños pelos llamados cilios en su superficie exterior. Baten estas pestañas para nadar, lo que resulta en movimientos más rápidos que caminar en el agua. También demostramos que podíamos hacer que los bots ‘vieran’, ‘recordaran’, ‘regresen’ y ‘cuenten’: los xenobots fueron engañados para que se vieran en verde brillante. «

“Cuando entran en contacto con la luz azul, diseñada para representar algo de interés para los humanos en su entorno, cambian permanentemente a un rojo brillante”, agregó Bongard. “Al contar los bots rojos al final del experimento, pudimos saber cuántos bots ‘vieron’ la luz azul. También mostramos que un enjambre de xenobots en movimiento aleatorio haría que los perdigones en su entorno fueran apilados. Eso fue parte de la inspiración para este trabajo actual … Llevó a la idea de reemplazar los gránulos con células individuales, para ver qué pasaba ”.

CINESe sabe que la replicación de los tics ocurre a nivel molecular, pero Bongard le dijo a Gizmodo que nunca se ha observado ni se cree que ocurra en organismos. Según el estudio, los investigadores encontraron que los xenobots, no la «dinámica de fluidos y el autoensamblaje», eran los responsables de la replicación después de descubrir que las células madre no se combinaban espontáneamente en ausencia de xenobots.

En el estudio, los investigadores escribieron que kinemaLa replicación de tic y la autorreplicación espontánea de los xenobots pueden ayudar a explicar los orígenes de la vida en la Tierra. Escribieron que una mayor investigación podría hacer avanzar la hipótesis del mundo amiloide, que «postula que los péptidos de autoensamblaje fueron la primera entidad molecular capaz de autorreplicarse y, por lo tanto, representarían la etapa temprana en la evolución de la vida, antes incluso del mundo de la vida». .ARN. El estudio también puede contribuir a la comprensión de “cómo los procesos de autoamplificación pueden surgir de manera espontánea, de nuevas formas y de nuevas formas, en máquinas abióticas, celulares o biohíbridas”, agregaron. en tu sitio web, el equipo especula que los xenobots pueden contribuir a comprender la biología celular y eventualmente conducir a avances en la medicina regenerativa.

Realmente no se sabe para qué se utilizarán los futuros xenobots, dijo Bongard. «Es imposible saber qué aplicaciones tendrá una tecnología en etapa inicial como xenobots», escribió Bongard. “Todo lo que podemos hacer es considerar las ventajas que tiene esta tecnología sobre los robots tradicionales, que son pequeños, biodegradables y felices en el agua”.

«Esto significa que, con las regulaciones adecuadas, pueden operar en interiores: pueden inspeccionar las raíces de las plantas en granjas verticales, facilitar la producción de carne de granja o reducir el costo de producción de agua dulce en plantas de desalinización», Bongard. dijo.

Levin le dijo a Gizmodo que las posibles aplicaciones de los xenobots podrían surgir en varias áreas. Uno es «máquinas vivientes sintéticas útiles y específicas (para trabajar en el cuerpo, in vitro para esculpir tejido para trasplantes, en instalaciones / plantas de producción, en el medio ambiente, en exploración, etc.)», escribió, mientras que otro es «Usando a los xenobots les gusta una caja de arena para aprender a convencer a grupos de células para que construyan lo que queremos que construyan; una vez que podamos hacerlo de manera confiable, podremos tener una medicina regenerativa verdaderamente transformadora para defectos de nacimiento, cáncer, lesiones traumáticas, envejecimiento, etc. Todas estas situaciones pueden resolverse una vez que comprendamos cómo alentar a las células a utilizar su capacidad colectiva de resolución de problemas para producir los órganos y tejidos que queremos que produzcan. «

Levin agregó que los xenobots pueden ayudar a los científicos «a comprender y controlar mejor los objetivos y el comportamiento de los enjambres de agentes activos, en este caso, las células, pero esas mismas lecciones nos ayudarán a asegurarnos de que el Internet de las cosas, la robótica del enjambre y muchas otras tecnologías realmente tienen resultados beneficiosos «.