Cientistas criam os primeiros robôs vivos autorreplicantes

Cientistas da Universidade de Vermont, da Tufts University e do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering da Harvard University criaram os primeiros robôs vivos auto-replicantes. A criação seguiu a descoberta de uma nova forma de reprodução biológica.

O resultado da pesquisa foi publicado no Proceedings, da Academia Nacional de Ciências.

Xenobots Vivos

A equipe é a mesma que construiu os primeiros “Xenobots” vivos e descobriram que os organismos projetados por computador e montados à mão são capazes de nadar em seu minúsculo prato para encontrar células individuais. Eles então reúnem centenas deles para montar Xenobots “bebês” que se tornam Xenobots regulares depois de apenas alguns dias. 

Os novos Xenobots podem então sair e construir cópias de si mesmos, repetindo esse processo indefinidamente.

Joshua Bongard, Ph.D., é um cientista da computação e especialista em robótica da Universidade de Vermont. Ele co-liderou a pesquisa.

“Com o design certo – eles vão se autorreplicar espontaneamente”, disse Bongard. 

A equipe se inspirou no Xenopus laevis sapo, no qual as células embrionárias se desenvolveriam na pele.

Michael Levin, Ph.D., é professor de biologia e diretor do Allen Discovery Center na Tufts University e co-líder da nova pesquisa. Ele também é membro do corpo docente associado do Wyss Institute. 

“Eles estariam sentados do lado de fora de um girino, impedindo a entrada de patógenos e redistribuindo o muco”, disse Levin. “Mas estamos colocando-os em um novo contexto. Estamos dando a eles a chance de reimaginar sua multicelularidade.”

Douglas Blackiston, Ph.D., é co-autor da pesquisa e cientista sênior da Tufts University e do Wyss Institute. Ele foi responsável por montar os “pais” do Xenobot e desenvolver a parte biológica do estudo.

"Há muito tempo as pessoas acreditam que descobrimos todas as maneiras pelas quais a vida pode se reproduzir ou replicar. Mas isso é algo que nunca foi observado antes", disse Blackiston.

“Isso é profundo”, continuou Levin. “Essas células têm o genoma de um sapo, mas, livres de se tornarem girinos, usam sua inteligência coletiva, uma plasticidade, para fazer algo surpreendente.” 

Replicação Espontânea

Experimentos anteriores demonstraram como os Xenobots poderiam ser projetados para realizar tarefas simples, mas os novos mostram como os objetos biológicos podem se replicar espontaneamente.

“Temos o genoma completo e inalterado do sapo, mas não dá nenhuma dica de que essas células podem trabalhar juntas nessa nova tarefa”, disse Levin.

Sam Kriegman, Ph.D., é o principal autor do estudo.

“São células de sapos se replicando de uma maneira muito diferente de como os sapos fazem. Nenhum animal ou planta conhecido pela ciência se replica dessa maneira”, disse Kriegman.

Um dos maiores avanços dessa pesquisa foi a demonstração da replicação cinemática, que nunca foi observada na escala de células inteiras ou organismos. 

Como este é um território completamente novo no campo da robótica, a equipe está respondendo ao risco associado a essa tecnologia.

“Estamos trabalhando para entender esta propriedade: a replicação. O mundo e as tecnologias estão mudando rapidamente. É importante, para a sociedade como um todo, que estudemos e entendamos como isso funciona”, disse Bongard. “(Os robôs) não são o que me mantém acordado à noite. O que representa risco é a próxima pandemia; a aceleração dos danos aos ecossistemas causados ​​pela poluição; a intensificação das ameaças das mudanças climáticas. Este é um sistema ideal para estudar sistemas autorreplicantes. Temos o imperativo moral de entender as condições sob as quais podemos controlá-lo, direcioná-lo, apagá-lo, exagerá-lo.”

Os robôs vivos são inteiramente mantidos em um laboratório, podem ser extintos facilmente e são examinados por especialistas em ética federais, estaduais e institucionais. 

A equipe vê muitas aplicações potenciais para essa tecnologia, incluindo medicina regenerativa.

“Se soubéssemos como dizer a conjuntos de células para fazerem o que queremos que façam, isso, em última análise, seria medicina regenerativa — essa seria a solução para lesões traumáticas, defeitos congênitos, câncer e envelhecimento”, disse Levin. “Todos esses problemas diferentes existem porque não sabemos como prever e controlar quais grupos de células serão formados. Os xenobots são uma nova plataforma para nos ensinar.”