por Edd Gent
El mismo equipo ha lanzado la versión 2.0 de sus llamados xenobots, y son más rápidos, más fuertes y más capaces que nunca.
En enero de 2020, investigadores de la Universidad de Tufts y la Universidad de Vermont presentaron un método para construir diminutas máquinas biológicas a partir de los huevos de la rana garra africana Xenopus laevis. Apodados xenobots, podían moverse de forma independiente, empujar objetos e incluso formar equipos para crear enjambres.
Sorprendentemente, construirlos no implicó ingeniería genética. En cambio, el equipo utilizó un algoritmo evolutivo que se ejecuta en una supercomputadora para probar miles de diseños potenciales compuestos por diferentes configuraciones de células.
Una vez que encontraron algunos candidatos prometedores que podrían resolver las tareas que les interesaban, utilizaron herramientas microquirúrgicas para construir versiones del mundo real a partir de células vivas. El diseño más prometedor se construyó empalmando células del músculo cardíaco ( que podían contraerse para impulsar a los xenobots ) y células de la piel (que proporcionaban un soporte rígido) .
Por impresionante que parezca, tener que construir cada xenobot individualmente a mano es obviamente tedioso. Pero ahora el equipo ha ideado un nuevo enfoque que obras de la parte inferior hacia arriba por conseguir los xenobots a la auto-montaje d ae sus cuerpos de células individuales. No sólo es el enfoque más escalable, los nuevos xenobots son más rápidos, longe vivo r, e incluso tener una memoria rudimentaria.
En un artículo publicado en Science Robotics , los investigadores describen cómo tomaron células madre de embriones de rana y les permitieron crecer en grupos de varios miles de células llamadas esferoides. Después de unos días, las células madre se habían convertido en células de la piel cubiertas por pequeñas proyecciones similares a pelos llamadas cilios, que se mueven hacia adelante y hacia atrás.
Normalmente, estas estructuras se utilizan para esparcir el moco por la piel de la rana. Pero cuando se divorciaron de su contexto normal, asumieron una función más similar a la observada en los microorganismos, que usan los cilios para moverse actuando como pequeñas paletas.
“ Estamos siendo testigos de la notable plasticidad de los colectivos celulares, que construyen un nuevo ‘cuerpo’ rudimentario que es muy distinta de la predeterminada, en este caso, una rana-a pesar de tener un genoma completamente normal”, el autor correspondiente Michael Levin de la Universidad de Tufts , dijo en un comunicado de prensa.
“ Vemos que las células pueden reutilizar su hardware codificado genéticamente, como los cilios, para nuevas funciones como la locomoción. Es sorprendente que las células puedan asumir espontáneamente nuevos roles y crear nuevos planes y comportamientos corporales sin largos períodos de selección evolutiva para esas características ” , dijo.
No sólo los nuevos xenobots más rápido y lon g vivido-er, que también eran mucho mejores en tareas como trabajar juntos como un enjambre de reunir montones de partículas de óxido de hierro. Y aunque la forma y función de los xenobots se logró sin ninguna ingeniería genética, en un experimento adicional el equipo les inyectó ARN que les hizo producir una proteína fluorescente que cambia de color cuando se exponen a un color de luz particular.
Esto permitió a los xenobots registrar si habían entrado en contacto con una fuente de luz específica mientras viajaban. Th e investigadores dicen que esto es una prueba de principio de que los xenobots pueden estar impregnada con una memoria molecular, y el trabajo futuro podrían permitir que se registran múltiples estímulos y potencial mente incluso reaccionar a ellos.
Todavía es especulativo para qué exactamente se podrían usar estos xenobots, pero tienen características que los convierten en una alternativa prometedora a las alternativas no orgánicas. Para empezar, los robots hechos de células madre son completamente biodegradables y también tienen su propia fuente de energía en forma de “plaquetas de yema” que se encuentran en todos los embriones de anfibios. También pueden curarse a sí mismos en tan solo cinco minutos si se cortan, y pueden aprovechar la capacidad de las células para procesar todo tipo de productos químicos.
Eso sugiere que podrían tener aplicaciones en todo, desde la terapéutica hasta la ingeniería ambiental. Pero los investigadores también esperan usarlos para comprender mejor los procesos que permiten que las células individuales se combinen y trabajen juntas para crear un organismo más grande, y cómo estos procesos podrían aprovecharse y guiarse para la medicina regenerativa .
A medida que avanzan estos híbridos animal-máquina, seguramente generarán preocupaciones éticas y signos de interrogación sobre los riesgos potenciales. Pero parece que el futuro de la robótica podría ser mucho más húmedo y blando de lo que imaginamos.
Crédito de la imagen: Doug Blackiston / Tufts University
