Los llamados "xenobots" podrían reemplazar a los robots tradicionales de metal o plástico sin contaminar el planeta, pero plantean varias cuestiones éticas.
Estos son xenobots, "máquinas vivientes" que contienen células madre de rana en una nueva configuración diseñada por un algoritmo informático.
Foto de: (Kriegman et al., PNAS, 2020).
En el laboratorio de Michael Levin en la Universidad de Tufts, las células pueden esperar estar en una compañía inusual.
Máquinas vivientes, los Frankenstein de la era moderna
Aquí, precursores de piel de rana se acercan a células que, en otra vida, podrían haber ayudado al latido del corazón de un anfibio. Son perfectos desconocidos: entidades biológicas que, hasta este momento, no tenían relaciones comerciales. Aún así, Levin y sus colegas encontraron que las células de la piel y las células del corazón pueden unirse. Uno al lado del otro, se autoorganizarán en intrincados mosaicos tridimensionales de células de rana que no son ranas.
Diseñados por un algoritmo informático y modelados quirúrgicamente por manos humanas, estos robots vivientes, híbridos de corazón y piel del tamaño de un grano de arena, no se parecen a nada que se encuentre en la naturaleza.
Pero las tareas que realizan son extrañamente familiares: sin ningún aporte externo, pueden moverse en placas de Petri, empujar objetos microscópicos de un lado a otro e incluso "ajustarse" después de ser cortados.
Levin (con razón) define estos grupos de células como "nuevas formas de vida": no son ni organismos ni máquinas, sino quizás algo intermedio.
Llamado "xenobot" en honor al Xenopus laevis, las ranas africanas de las que se derivan sus células, tienen un enorme potencial para revelar las reglas que gobiernan cómo se ensamblan los componentes básicos de la vida.
Con muchos ajustes adicionales, la tecnología xenobot podría aprovecharse algún día para administrar medicamentos por todo el cuerpo, recolectar contaminantes ambientales y más. Levin y sus colegas lo escriben hoy en la revista. Actas de la Academia Nacional de Ciencias. A diferencia de los robots tradicionales, los xenobots vivientes y autocurativos del futuro podrían, en teoría, lograr estas hazañas sin contaminar el planeta y repararse a sí mismos en caso de daño.
A medida que los plásticos y otros polímeros difíciles de degradar continúan acumulándose en el medio ambiente, "el enfoque increíblemente innovador" ofrecido por xenobots "podría ser muy importante para la sostenibilidad"el dice tara decanos, ingeniero biomédico y biólogo sintético de la Universidad de Utah.
Pero los xenobots también plantean una serie de cuestiones éticas.
Tal vez suene un poco apocalíptico, pero si las cosas salen mal, los humanos pueden necesitar protección contra estas y otras formas de vida artificial. "Cuando creas vida, no tienes una buena idea de en qué dirección irá", dice Nita Farahany, que estudia las implicaciones éticas de las nuevas tecnologías en la Universidad de Duke. “Siempre que tratamos de explotar la vida”, dice, “debemos reconocer que también puede terminar mal”.
En las últimas décadas, la humanidad ha hecho un progreso increíble en robótica. Las máquinas ahora pueden dominar juegos de mesa difíciles y navegar por terrenos difíciles; pueden conducirse como vehículos autónomos y buscar sobrevivientes de desastres. Pero incluso en sus configuraciones más creativas, los metales y los plásticos simplemente no pueden estar a la altura de las células.
Sistemas biológicos: mucho más avanzados que los robots mecánicos
"Los sistemas biológicos son la envidia de la robótica"el dice Levin. "Son adaptables, flexibles, se reparan solos. No hay robots en el mundo que realmente puedan hacer eso".
Es por eso que Levin y sus colegas decidieron hacer uno. Junto con expertos en robótica sam kriegman e jose bongard de la Universidad de Vermont, pidió a un algoritmo informático que diseñara una serie de máquinas vivientes, usando piel de rana y células del corazón como materia prima. El algoritmo fue entrenado para optimizar cada xenobot para una función básica diferente, como moverse hacia adelante y hacia atrás o manipular objetos.
Después de probar diferentes configuraciones, el algoritmo selecciona los proyectos digitales que considera más adecuados para la tarea en cuestión. Luego, los investigadores intentan recrear estos diseños en el laboratorio de Levin.
Foto de: (Kriegman et al., PNAS, 2020)
"A las células les gusta estar juntas"
Incluso después de haber sido arrancados de embriones de rana y aplastados en un disco lleno de líquido, las células de la piel y el corazón se apresurarán a unirse. "A las células les encanta estar juntas"dice Levin. Es el microcirujano que tomó los robots vivos recién nacidos y los esculpió en las formas especificadas por la computadora.
Todos los ingredientes de los xenobots provienen de una rana auténtica, pero no hay nada anfibio en las formas finales que han tomado. Algunos se han convertido en formas inconexas. otros han tomado la forma de estructuras huecas en forma de prisma. Los robots carecían de miembros, esqueletos y sistemas nerviosos. Pero hicieron frente fácilmente a las tareas para las que fueron diseñados.
Sin bocas ni aparato digestivo, se alimentan exclusivamente de los trozos de yema embrionaria con los que fueron "batidos". Es por eso que mueren después de aproximadamente una semana cuando el fluido de cultivo se seca, dice Bongard. Pero él y sus colegas creen que algún día podrían usarse robots para llevar drogas al cuerpo humano o para raspar la placa de las arterias. Liberados en el medio ambiente, podrían controlar las toxinas o eliminar los microplásticos de los océanos.
El equipo ya está experimentando con diferentes tipos de células, para diferentes tipos de funciones. Los xenobots también parecen ser capaces de crear nuevas versiones de sí mismos, uniendo células individuales hasta que comienzan a fusionarse, dice Levin. También son resistentes: una vez rotos, los robots simplemente reparan sus heridas y continúan.
Y ahora los inevitables problemas y algunas dudas éticas
Muchas ventajas podrían provenir de esta tecnología, pero también es importante considerar los riesgos potenciales. También dice esto Susan Anderson, filósofo y experto en ética de las máquinas de la Universidad de Connecticut. En las manos equivocadas, el poder de los xenobots podría aprovecharse fácilmente como un arma biológica. Llevaría venenos en lugar de medicinas a los cuerpos de las personas.
Los humanos ya tienen jugueteado con las recetas de la vida. En los últimos años, los bioingenieros han reprogramado células para producir medicamentos que salvan vidas, despojar a los genomas a sus estados más bajos e hibridar animales con otros animales (o con células humanas).
Pero las formas de vida multicelulares sintetizadas desde cero todavía son pocas y distantes entre sí. También por qué gran parte del desarrollo biológico sigue siendo un misterio. Los investigadores todavía no están seguros, por ejemplo, de cómo se manifiestan los tejidos, órganos y apéndices.
El estudio de los xenobots sin duda podría ayudar a descifrar ese código de desarrollo. Pero para llegar allí, los científicos primero tendrán que experimentar. Dominar técnicas y tecnologías que no comprenden del todo. Comenzando con el algoritmo de aprendizaje automático que diseña estas formas de vida.
Bongard y sus colegas reconocen la delicadeza de su trabajo. "el problema ético que rodea a este asunto no es baladí"dice el erudito. Aunque los investigadores aún no han traído a bioeticistas para ver su investigación, “Es algo que tendremos que hacer. Es útil en el marco de la discusión sobre qué hacer con esta tecnología”él añade. Primero, sin embargo, "Solo queríamos demostrar que esto era posible".
