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Ya sea que se trate de una planta en ciernes o de reproducción sexual, toda replicación en nuestro planeta implica el crecimiento de la progenie dentro o sobre el cuerpo del organismo. Sin embargo, los científicos han diseñado los primeros robots vivos que procrean usando una forma de reproducción completamente nueva nunca antes vista en la tierra.

Xenobots formas de vida sintéticas hechas de grupos de células madre obtenidas de embriones de rana africana con garras. Créditos de la imagen: Douglas Blackiston y Sam Kriegman

Investigadores dirigidos por la Universidad de Vermont han permitido que nuevas formas de vida conocidas como Xenobots produzcan descendencia. Los robots biológicos fueron diseñados en una supercomputadora por inteligencia artificial (IA) y luego construidos en la vida real utilizando células madre embrionarias de una rana. Cuando el equipo probó el diseño de la IA en el laboratorio, se sorprendieron cuando los Xenobots comenzaron a autorreplicarse.

La gente ha pensado durante bastante tiempo que hemos descubierto todas las formas en que la vida puede reproducirse o replicarse. Pero esto es algo que nunca antes se había observado, dice el coautor Douglas Blackiston, científico principal de la Universidad de Tufts.

En 2020, el equipo usó IA para redactar los planos de formas de vida extraterrestres utilizando material biológico simulado, que luego construyeron en la vida real utilizando tejido embrionario de la rana Xenopus laevis . Los Xenobots se moldearon en diferentes formas según la función deseada; después de tres días, desarrollaron cilios espontáneamente y pudieron moverse por sí mismos y mantenerse con vida durante semanas debido a sus reservas de energía embrionaria.

Este estudio inicial validó la observación de que los científicos pueden extraer células madre de un embrión y convertirlas en organismos nunca antes vistos donde exhiben comportamientos que no se ven en su huésped embrionario. Por ejemplo, podrían formar células de la piel si se dejan desarrollar en un feto.

Estarían sentados en el exterior de un renacuajo, evitando la entrada de patógenos y redistribuyendo la mucosidad, dice Michael Levin, director del Allen Discovery Center en la Universidad de Tufts y codirector de la nueva investigación. Estas células tienen el genoma de una rana, pero, liberadas de convertirse en renacuajos, usan su inteligencia colectiva, una plasticidad, para hacer algo asombroso.

En el nuevo estudio, su supercomputadora aconsejó al equipo que remodelara los robots vivientes en forma de pizza sin una rebanada, para que parecieran Pac-Man del famoso juego de arcade. Luego, los científicos colocaron los Xenobots en un plato lleno de miles de células flotantes. Estaban horrorizados cuando los robots comenzaron a nadar usando sus bocas como Pac-Man, reuniendo cientos de células, comprimiéndolas en bebés Xenobots usando un enfoque llamado replicación cinemática. En esta técnica, el autoensamblaje de los organismos se basa en su movimiento y temperatura ambiental para producir descendencia.

Aquí, la descendencia se movió al igual que sus padres para comenzar espontáneamente el proceso cinemático nuevamente después de solo cinco días. Este comportamiento no solo está ausente del embrión donante, sino de cualquier otra planta o animal conocido en el planeta tierra.

El equipo postula que incluso podemos estar presenciando los orígenes mismos de la vida, donde los péptidos comenzaron a autoensamblarse en moléculas más grandes, que preceden a la transcripción del ARN, y dependen totalmente de la cinemática para replicarse. La teoría, llamada la sopa primordial, ha desafiado a muchos científicos desde que JBS Haldane la propuso originalmente en 1929. Finalmente, gracias a este estudio, se les pudo proporcionar una respuesta definitiva.

En términos prácticos, la capacidad de los robots para procrear extenderá significativamente el tiempo que los diminutos Xenobots (que normalmente viven alrededor de una semana) pueden realizar funciones dentro del cuerpo humano. En el futuro, el equipo podría remodelar los robots para raspar la placa en las arterias, perseguir las células cancerosas o esculpir tejido para el trasplante de órganos.

Joshua Bongard, un experto en robótica de la Universidad de Vermont que codirigió la nueva investigación, apunta al final de la pandemia de COVID.

La velocidad a la que podemos producir soluciones es muy importante. Si podemos desarrollar tecnologías, aprendiendo de Xenobots, podemos decirle rápidamente a la IA: Necesitamos una herramienta biológica que haga X e Y y suprima Z, eso podría ser muy beneficioso. Hoy en día, eso lleva mucho tiempo.

El equipo ahora tiene como objetivo utilizar su tecnología para acelerar las soluciones para la próxima crisis mundial.

Fuente: Acta de la Academia Nacional de Ciencias

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