15 de enero de 2020
15.01.2020

Construyen la primera "máquina biológica" con células animales

Un grupo de jóvenes científicos crea un organismo a medio camino entre un robot y un ser vivo, conocido como 'xenobot'

14.01.2020 | 21:56
La unión del conjunto de células de rana forma un nuevo ser que han bautizado como xenobot.

La creación de entes artificiales, vivos y autómatas ha dejado de ser una misión únicamente al alcance de la robótica. Por primera vez, un grupo de jóvenes científicos ha sido capaz de crear un organismo a medio camino entre los robots y los seres vivos y que debe su existencia a una composición medida al milímetro de células madre de rana.

Ha sido la colaboración de dos biólogos, Michael Levin y Douglas Blackiston, y dos expertos en computación y robótica, Josh Bongard y Sam Kriegman, la que ha logrado crear en un laboratorio lo que ellos mismos han definido como "máquinas biológicas". Se trata de un pequeño organismo vivo que han bautizado como xenobots, de un milímetro de ancho, que, dependiendo de cómo se haya programado, puede moverse hacia un objeto, levantar una carga útil e, incluso, curarse a sí mismo tras ser cortado. Todo depende de la configuración en la que se hayan ordenado las células utilizadas para crearlas.

"No son un robot tradicional ni una especie conocida de animales. Es una nueva clase de artefactos: un organismo vivo y programable", explica en un comunicado, el informático de la Universidad de Vermont, Joshua Bongard. La "programación", no obstante, no se puede concebir como el tradicional volcado de datos en un microchip de silicio. La tecnología con la que han trabajado estos investigadores de las universidades de Vermont, Tufts y Harvard, se basa en la utilización un algoritmo evolutivo para crear miles de agregados celulares distintos e intentar predecir su comportamiento.

"El ordenador proponía distintos modelos en los que señalaba en qué proporción había que incluir unas y otras células para lograr un efecto concreto", explica el investigador del Grupo de Biología de Sistemas y Modelización Matemática de la Universidad de La Laguna, Néstor Torres. Los diseños que parecían funcionar mejor en la teoría fueron llevados a la práctica.

Pinzas diminutas

Usando unas pinzas diminutas y un electrodo aún más pequeño, las células se cortaron y unieron bajo un microscopio en una aproximación cercana de los diseños especificados por la computadora. Concretamente, para crear esta inusitada vida, los investigadores utilizaron dos tipos de células de la rana de uñas africana ( Xenopus laevi): las de su corazón -que se contraen- y las de su piel -que recubren el organismo-. Los científicos vieron con asombro cómo los cuerpos microscópicos se ensamblaban casi de forma innata y empezaban a trabajar juntas. Eso sí, en formas corporales jamás vistas.

Mientras las células de la piel formaron una arquitectura más pasiva, las contracciones una vez aleatorias de las células del músculo cardíaco se pusieron a trabajar creando un movimiento ordenado hacia adelante según lo que había previsto el diseño de la computadora. Una vez vivo y ayudado por patrones espontáneos de autoorganización, los xenorrobots empezaron a moverse sobre sí mismos. Así, el principal resultado que han presentado los investigadores es una máquina biológica de medio milímetro, con unos pocos cientos de células, capaz de moverse en una dirección determinada fijada por los científicos.

La investigación, titulada A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms y publicada en PNAS, ha suscitado el interés de los investigadores alrededor del mundo, especialmente por las aplicaciones para las que se podrían utilizar estas "máquinas biológicas". "Podemos imaginar muchas aplicaciones útiles de estos robots vivos que otras máquinas no pueden hacer", afirmó el colíder Michael Levin, quien dirige el Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo en Tufts, "como buscar compuestos desagradables o contaminación radiactiva, recolectar microplásticos en los océanos, o viajar arterias raspando placas". Además, los investigadores han destacado el hecho de que estas tecnologías, al estar creado en base a material orgánico, "son digeribles", se pueden "transformar en nutrientes" o descomponerse, como señala Torres. El catedrático señala que "una cuestión clave" en el funcionamiento de estos organismos está en poder dotarlos de sensores "que les permitan saber dónde estar o sentirse atraídos por determinados olores". En este sentido, recuerda que el espécimen creado artificialmente es "autómata", pero no aún no hace demasiadas funciones.

Un gran potencial

El científico señala que detrás de esta tecnología existe un "gran potencial" por su multitud de aplicaciones. Por ejemplo, si se automatizara su creación, se podrían crear enjambres que se utilizarían "para la eliminación de microplásticos en alta mar", ejemplifica el experto. Como son biodegradables, luego servirían como pasto para los peces. "Es un resultado muy interesante, y estoy seguro de que solo es la punta del iceberg", insiste Torres.

Con este descubrimiento, según el científico, se constata que la ciencia ha dejado de ser cosa de una sola rama del conocimiento. "Esta investigación muestra que la ciencia que se hace en biología se sostiene en las simulaciones previas", remarca Torres, que insiste en que el carácter interdisciplinar de la biología ha llegado para quedarse.

Pero más allá de las posibilidades que se abren a raíz de esta creación, el también vicerrector de Innovación Docente, Calidad y Campus Anchieta, admite que este descubrimiento "nos obliga a hacernos preguntas". "¿Son seres vivos?", se cuestiona el experto, que insiste en que, según la definición de ser viviente, no lo es porque no es capaz de reproducirse. "Pero tiene muchas cualidades que solo tienen los seres vivos", remarca Torres. De hecho, si en un futuro este organismo pudiera evolucionar hasta adquirir la capacidad de reproducirse, "estaríamos ante un dilema ético y medioambiental" que, como en otras situaciones, habrá que regularlo. Es el caso de la inteligencia artificial o de la edición genética, que tras haber llevado a la humanidad "al abismo de la ciencia" se ha tenido que tomar en consideración cuáles pueden ser sus consecuencias en la vida.

Tras esta investigación, la vista está puesta en la siguiente revolución: aunar la vida en sustrato de carbono (la biológica) con la del sustrato en silicio (la de los robots). Y sobre esto Torres advierte: "No hay ninguna ley física que lo impida". "Las posibilidades son infinitas", remarca.

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