Construyen los primeros robots completamente con células vivas

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Construyen los primeros robots completamente con células vivas
Un organismo cuadrúpedo fabricado de 650-750 micras de diámetro. Crédito: Sam Kriegman, UVM

Primeros robots a partir de células vivas han sido construidos por científicos, en un desarrollo que hace cuestionar incluso nuestra existencia.

Sus creadores les han llamado xenobots, y se tratan de pequeñas gotas de tamaño submilimétrico que poseen entre 500 y 1.000 células capaces de desplazarse por medio de una placa de Petri.

Los robots biológicos incluso pueden autoorganizarse y hasta transportar cargas útiles diminutas. Son diferentes a cualquier organismo vivo u otro órgano que se haya desarrollado hasta ahora.

Joshua Bongard, científico informático y robotista de la University of Vermont, dijo en un comunicado:

Estas son máquinas vivientes novedosas. No son un robot tradicional ni una especie conocida de animales. Es una nueva clase de artefactos: un organismo vivo y programable”.

Xenobots: robot biológicos

Su diseño requirió el uso de una supercomputadora y un avanzado algoritmo que reunió virtualmente cientos de células de corazón y piel de rana en diversas configuraciones (similar a los ladrillos LEGO), y realizar varias simulaciones de los resultados.

Crédito: Kriegman et al., PNAS, 2019

En base a esto, los científicos asignaron un resultado deseado, como la locomoción, y el algoritmo se encargó de crear diseños con el objetivo de probar estos resultados.

Se diseñaron miles de configuraciones, y se tuvieron diferentes niveles de éxito. Los investigadores descartaron las configuraciones menos exitosas, manteniendo las mejores y refinándolas, hasta lograr que sean tan buenas como lo esperado.

Más tarde, el equipo escogió los diseños más prometedores y construyeron los robots a partir de células cosechadas de ranas africanas embrionarias (Xenopus laevis). Para esto se usaron pinzas microscópicas y un electrodo, en un trabajo completamente minucioso.

Xenobots: configuraciones exitosas

Al finalizar, las diferentes configuraciones construidas lograron moverse, al igual que las simulaciones.

Los investigadores determinaron que las células de la piel se utilizan como una especie de andamiaje que mantiene todo unido, y las células de los músculos del corazón se usan para impulsar a los xenobots.

Crédito: Kriegman et al., PNAS, 2019

Las micromáquinas lograron moverse en un medio acuoso por una semana sin administrarles nutrientes adicionales. Se alimentaron usando sus propias reservas de energía «precargadas» en forma de lípidos y proteínas.

A uno de los diseños se le agregó un agujero en el centro para reducir la resistencia. Además, este agujero fue útil para transportar objetos. Los investigadores mejoraron el diseño e incorporaron una bolsa que permita transportar objetos en la simulación.

Sin embargo, en el mundo real, los xenobots también lograron mover objetos en un entorno circular, empujando partículas hacia un determinado punto.

Nuevas formas de vida

Los investigadores indican que se trata de un proyecto fascinante, y que el desarrollo puede proporcionar invaluable información sobre cómo las células se comunican y trabajan unidas.

Michael Levin, biólogo de la Tufts University, dijo en un comunicado:

Miras las células con las que hemos estado construyendo nuestros xenobots y, genómicamente, son ranas. Es 100 por ciento de ADN de rana, pero estas no son ranas. Luego preguntas, bueno, ¿qué más son capaces de construir estas células?

Como hemos demostrado, estas células de rana pueden ser inducidas a crear formas vivas interesantes que son completamente diferentes de lo que sería su anatomía predeterminada”.

Aunque los investigadores las describen como «seres vivos». algunos discrepan con esa idea. Sin embargo, hay que tener en cuenta que estos xenobots no pueden evolucionar por sí solos, no poseen órganos reproductivos y no pueden multiplicarse.

Al quedarse sin nutrientes, los xenobots se unen en un pequeño grupo de células muertas, es decir son biodegradables, dándoles una ventaja con respecto a los robots compuestos de plástico y metal.

Aunque actualmente los xenobots son totalmente inofensivos, a futuro se les podría incorporar células del sistema nervioso, que podría convertirlas en posibles armas biológicas. En vista de esto, se necesitaría aplicar y cumplir pautas de regulación y ética.

Sin embargo, los científicos creen que pueden existir muchas aplicaciones útiles que los xenobots pueden realizar y que otras máquinas no. Por ejemplo: búsqueda de compuestos radioactivos, capturar microplásticos en los océanos, ser introducidos en las arterias para raspar la placa, etc.

La investigación ha sido publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences y el equipo ha puesto a disposición su código fuente en Github.

Fuente: The University of Vermont

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