Los robots vivientes hechos en el laboratorio han encontrado una nueva forma de autorreplicarse, dicen los investigadores
Los científicos dicen que han presenciado un tipo de replicación nunca antes vista en robots orgánicos creados en el laboratorio utilizando células de rana. Entre otras cosas, los hallazgos podrían tener implicaciones para la medicina regenerativa.
El descubrimiento involucra a un xenobot, un organismo simple y «programable» que se crea ensamblando células madre en una placa de Petri, y es descrito por un equipo de investigadores de la Universidad de Tufts, la Universidad de Harvard y la Universidad de Vermont. en un artículo publicado esta semana en el Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
«Puedes pensar en ello como usar las diferentes celdas [as] construye bloques como lo harías con LEGO o Minecraft ”, dijo a NPR Douglas Blackiston, coautor del estudio.
Los investigadores esperan que algún día estos xenobots, descritos por el mismo equipo en un papel publicado hace casi dos años, podría programarse para realizar funciones útiles como encontrar células cancerosas en el cuerpo humano o atrapar microplásticos dañinos en el océano.
Los xenobots están formados por células extraídas de la rana de garras africana, o Xenopus laevis. Las células no están modificadas genéticamente en absoluto, sino que simplemente se combinan en diferentes arreglos para producir los xenobots, dice Blackiston, científico principal del Allen Discovery Center en la Universidad de Tufts y el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en la Universidad de Harvard.
Los Xenobots se impulsan a sí mismos utilizando pequeñas estructuras similares a pelos llamadas pestañas. Tienden a retorcerse como un sacacorchos, lo que «resulta ser lo suficientemente bueno para recoger muchas cosas», como otras células, dice Blackiston.
Entonces, el equipo usó una simulación por computadora basada en inteligencia artificial para ver cómo podían manipular a los xenobots en formas que serían aún mejores para apilar cosas.
El diseño mejorado produjo un descubrimiento inesperado
Con ese fin, la forma esferoidal inicial de los xenobots «no es el mejor diseño», explica Blackiston. En cambio, la computadora sugirió una forma de C similar a una quitanieves o, como algunos han observado, Pac-Man. Esta forma, dice, es muy eficaz para recolectar y recolectar células madre sueltas., que luego se forman naturalmente en grandes pilas.
Pero cuando los xenobots Al escanear células madre de rana sueltas en el plato, los investigadores observaron algo notable: las pilas de células estaban haciendo copias de los xenobots originales.
Por supuesto, en biología se conocen bien diversas formas de reproducción sexual y asexual.
Pero lo que hicieron los xenobots, denominado autorreplicación cinemática, es nuevo para los organismos vivos, dice Michael Levin, profesor de biología en Tufts y miembro asociado de la facultad del Instituto Wyss. Ocurre a nivel molecular, pero «no conocemos ningún organismo que se reproduzca o se replique de esta manera», dice.
Se necesitan unos cinco días para producir una copia en condiciones óptimas, según los investigadores. La «descendencia» no adopta el tipo de cuerpo en forma de C de la generación parental, sino que vuelve a la forma esferoide original, menos eficiente.
Los xenobots son colecciones de células vivas y no tienen cerebro ni sistema digestivo. Pero en un sentido real, se pueden programar, para rodear otras células, como en este estudio, o posiblemente para hacer otras cosas. Es por eso que los investigadores los consideran pequeños robots orgánicos.
«La distinción entre un robot y un organismo no es tan nítida como … pensamos anteriormente», dijo Levin a NPR. «Estas criaturas tienen las propiedades de ambos».
De hecho, la idea de la autorreplicación cinemática no es completamente nueva: fue sugerida por primera vez a fines de la década de 1940 por el matemático John von Neumann. Imaginó máquinas que podrían elegir entre partes básicas de robots para producir copias de sí mismas, dice Sam Kreigman, investigador postdoctoral en el Instituto Wyss y autor principal del artículo.
“Mucha gente ha intentado fabricar máquinas von Neumann a partir de piezas de robot durante mucho tiempo, y el éxito es limitado”, dice Kreigman.
«Descubrimos que si dejas de lado la suposición de que el robot debería estar hecho de metal, placas de circuitos y componentes electrónicos, y en su lugar usa células vivas, las máquinas de von Neumann son bastante fáciles de hacer», dijo a NPR.
Algunos científicos tienen preocupaciones éticas
Pero esto preocupa a algunos científicos. Nita Farahany, profesora de derecho y filosofía en la Universidad de Duke, estudia la ética involucrada en las nuevas tecnologías y no formó parte de la investigación de xenobot. «Siempre que intentamos explotar la vida … [we should] reconocer su potencial para ir muy mal «, dijo. Revista Smithsonian.
Sin embargo, los investigadores señalan que, como una máquina hipotética de von Neumann, un xenobot no puede copiarse a sí mismo sin materias primas. Como resultado, prácticamente no hay posibilidad de que puedan escapar del laboratorio y comenzar a reproducirse por sí mismos. Todo lo que los investigadores tienen que hacer es eliminar el inventario de células madre libres y no queda nada para crear nuevos xenobots.
Y dado que no hay material genético del xenobot padre, tampoco pueden mutar o evolucionar por sí mismos, explica Blackiston.
“Sería como encontrar partes sueltas de un ser humano que flotan y pegarlas juntas para hacer una copia”, dice. «Así que es difícil entender cómo [evolutionary] la selección actuaría sobre eso, porque no se transfiere nada entre cada generación, cada una es independiente «.
Lo que esperan los investigadores es que algún día estos xenobots y su capacidad de autorreplicación puedan ser explotados por el bien de la humanidad.
“Es realmente un primer paso, pero puedes pensarlo todo el tiempo”, dice Blackiston. “Si pudiéramos programarlos mejor, tal vez podrían seleccionar y mover selectivamente los tipos de células específicas que queremos o ayudarnos a dar forma a algo que construimos en un plato para la medicina regenerativa. «
Lo interesante para Kreigman es que “esta forma de replicación ocurre espontáneamente”. Por supuesto, esto requiere condiciones muy específicas, dice, pero «no ha tenido que evolucionar durante miles de millones de años»,
«Pensamos en el tiempo que tardó la vida en evolucionar en la Tierra», dice Kreigman. «Es una historia muy larga, pero aquí, en un plato bajo las condiciones adecuadas, hemos encontrado una forma completamente nueva de replicación en los organismos».
Y el descubrimiento de una nueva forma de autorreplicación, dice, muestra que «quizás la vida es más esperada que inesperada».
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