Científicos crean los primeros robots vivos auto-replicantes

Los científicos de la Universidad de Vermont, la Universidad de Tufts y el Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología de la Universidad de Harvard han creado los primeros robots vivos auto-replicantes. La creación siguió al descubrimiento de una nueva forma de reproducción biológica.

Los resultados de la investigación se publicaron en el Proceedings of the National Academy of Sciences.

Xenobots vivos

El equipo es el mismo que construyó los primeros “Xenobots” vivos, y descubrieron que los organismos diseñados por computadora y ensamblados a mano son capaces de nadar hacia su pequeño plato para encontrar células individuales. Luego, reúnen cientos de ellas para ensamblar “bebés” Xenobots que se convierten en Xenobots regulares después de solo unos días.

Los nuevos Xenobots pueden entonces ir y construir copias de sí mismos, repitiendo este proceso una y otra vez.

Joshua Bongard, Ph.D., es un científico informático y experto en robótica en la Universidad de Vermont. Co-lideró la investigación.

“Con el diseño correcto, se auto-replicarán espontáneamente”, dijo Bongard.

El equipo se inspiró en el Xenopus laevis, una rana en la que las células embrionarias se desarrollarían en la piel.

Michael Levin, Ph.D., es profesor de biología y director del Centro de Descubrimiento Allen en la Universidad de Tufts y co-líder de la nueva investigación. También es miembro asociado del Instituto Wyss.

“Estaban sentados en el exterior de un renacuajo, manteniendo alejados a los patógenos y redistribuyendo el moco”, dijo Levin. “Pero estamos poniéndolos en un contexto nuevo. Estamos dándoles la oportunidad de reimaginar su multicelularidad”.

Douglas Blackiston, Ph.D., es coautor de la investigación y científico senior en la Universidad de Tufts y el Instituto Wyss. Fue responsable de ensamblar a los “padres” Xenobot y desarrollar la parte biológica del estudio.

“La gente ha pensado durante mucho tiempo que hemos trabajado en todas las formas en que la vida puede reproducirse o replicarse. Pero esto es algo que nunca se ha observado antes”, dijo Blackiston.

“Esto es profundo”, continuó Levin. “Estas células tienen el genoma de una rana, pero, liberadas de convertirse en renacuajos, utilizan su inteligencia colectiva, una plasticidad, para hacer algo asombroso”.

Replicación espontánea

Experimentos anteriores demostraron cómo los Xenobots podrían ser diseñados para lograr tareas simples, pero los nuevos muestran cómo los objetos biológicos pueden replicarse espontáneamente.

“Tenemos el genoma completo y sin alterar de la rana, pero no da ninguna pista de que estas células puedan trabajar juntas en esta nueva tarea”, dijo Levin.

Sam Kriegman, Ph.D., es el autor principal del estudio.

“Estas son células de rana que se replican de una manera que es muy diferente a como lo hacen las ranas. Ningún animal o planta conocido por la ciencia se replica de esta manera”, dijo Kriegman.

Una de las mayores innovaciones en esta investigación fue la demostración de la replicación cinemática, que nunca se ha observado a la escala de células o organismos completos.

Dado que esto es un territorio completamente nuevo dentro del campo de la robótica, el equipo está respondiendo al riesgo asociado con esta tecnología.

“Estamos trabajando para entender esta propiedad: la replicación. El mundo y las tecnologías están cambiando rápidamente. Es importante, para la sociedad en su conjunto, que estudiemos y comprendamos cómo funciona esto”, dijo Bongard. “Los robots no son lo que me mantienen despierto por la noche. Lo que presenta un riesgo es la próxima pandemia; el daño ecológico acelerado por la contaminación; las amenazas intensificadas del cambio climático. Este es un sistema ideal para estudiar sistemas auto-replicantes. Tenemos un imperativo moral para comprender las condiciones bajo las cuales podemos controlarlo, dirigirlo, apagarlo, exagerarlo”.

Los robots vivos se mantienen completamente en un laboratorio, se pueden extinguir fácilmente y son revisados por expertos éticos federales, estatales e institucionales.

El equipo ve muchas aplicaciones potenciales para esta tecnología, incluida la medicina regenerativa.

“Si supiéramos cómo decirle a grupos de células que hagan lo que queremos que hagan, eventualmente, eso es medicina regenerativa – esa es la solución a lesiones traumáticas, defectos de nacimiento, cáncer y envejecimiento”, dijo Levin. “Todos estos problemas diferentes están aquí porque no sabemos cómo predecir y controlar qué grupos de células van a construir. Los Xenobots son una nueva plataforma para enseñarnos”.