Los científicos han diseñado lo que dicen son
los primeros "robots" autorreplicantes que se hayan creado a partir
de células vivas.
Al principio, estos 'xenobots' de aspecto
extraño pueden parecer notables por su parecido superficial con Pac-Man, pero
su parecido con el personaje del videojuego es probablemente lo menos extraño
de ellos.
Estas inusuales criaturas robóticas son un
derivado de lo que los mismos investigadores dieron a conocer el año pasado,
cuando presentaron los primeros robots del mundo construidos completamente con
células vivas, en este caso, células madre extraídas de ranas embrionarias.
"Estas
son máquinas vivientes novedosas", explicó en
ese momento el científico informático y roboticista Joshua Bongard de la
Universidad de Vermont.
"No
son ni un robot tradicional ni una especie de animal conocida. Es una nueva
clase de artefacto: un organismo vivo y programable".
Ahora, Bongard y sus colaboradores han dado el
siguiente paso, dando a los xenobots la capacidad de auto-replicarse y generar
nuevas versiones de sí mismos.
En este caso, la autorreplicación no se logra
mediante el tipo de técnicas de reproducción que normalmente vemos en las
formas de vida biológicas.
En cambio, los investigadores encontraron que,
si colocaban suficientes xenobots muy cerca unos de otros en una placa de
Petri, su movimiento colectivo comenzaba a acumular otras células de rana
sueltas que flotaban junto a la solución.
Una vez que se apilaron suficientes de esas
células, el montón agregado de alrededor de 50 células se convirtió en una
especie de descendencia del organismo xenobot, capaz de nadar por sí mismo y,
al hacerlo, acumular su propia descendencia.
El fenómeno, llamado autorreplicación
cinemática espontánea, se ha visto antes en otros tipos de máquinas y modelos
moleculares, pero nunca antes en sistemas multicelulares vivos como los
xenobots.
"Encontramos
que los ensamblajes multicelulares sintéticos también pueden replicarse cinemáticamente
moviendo y comprimiendo células disociadas en su entorno en auto-copias
funcionales", explican los investigadores en
un nuevo artículo que describe los organismos reconfigurables.
"Esta
forma de perpetuación, nunca antes vista en ningún organismo, surge
espontáneamente durante días en lugar de evolucionar durante milenios".
Para fabricar los robots autorreplicantes, los
investigadores extrajeron células madre pluripotentes de pieles de embriones de
rana africana con garras (Xenopus laevis) y las incubaron en una solución
salina, tiempo durante el cual varias células se adherirían a un organismo
esferoide, haciendo crecer los cilios, su capa exterior que le permitió
moverse.
Cuando una docena de los organismos de la
primera generación se colocaron en un segundo plato junto con las células madre
disociadas, el movimiento de los organismos agrupó las células madre en pilas
que formaron una nueva generación de organismos, que luego procedieron a
repetir el mismo comportamiento de apilamiento las células en montones.
Sin embargo, las mismas células madre
disociadas que se dejaron solas en solución no se autoensamblaron, lo que
demuestra que necesitaban el movimiento inicial de los xenobots progenitores
para desencadenar su formación en organismos agregados.
Que esta autorreplicación cinemática, un
comportamiento nunca antes visto en plantas o animales, pueda surgir sin
modificación genética, demuestra cómo las entidades radicalmente biológicas
pueden adaptarse y cambiar en respuesta a su entorno, explicaron los
investigadores en su artículo.
El equipo también descubrió que podían
amplificar el fenómeno mediante el uso de inteligencia artificial para simular
condiciones que podrían mejorar los comportamientos autorreplicantes.
"Las
simulaciones indicaron que algunas formas corporales amplificaron el tamaño de
la pila y las rondas de replicación, mientras que otras amortiguaron o
detuvieron la autorreplicación", explican los
investigadores. "Algunas, pero no
todas las geometrías eran mejores que los esferoides".
En última instancia, la forma de semitorus
(Pac-Man en 3D, básicamente) fue el mejor candidato para amontonar células de
rana sueltas en nuevos organismos, y las modificaciones en el entorno,
introduciendo paredes que restringen el movimiento de los xenobots, también
ayudaron.
Si bien todavía estamos en el comienzo de la
manipulación de estas criaturas robot vivientes, los investigadores dicen que
los organismos inusuales algún día podrían realizar un trabajo útil, si podemos
seguir averiguando cómo funcionan y también decidir los trabajos correctos para
darles.
"Esto
sugiere que las tecnologías futuras pueden, con poca orientación externa,
volverse más útiles a medida que se difunden",
explica el equipo, "y que la vida
alberga comportamientos sorprendentes justo debajo de la superficie, esperando
ser descubiertos".
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