Un equipo de científicos ha empleado células madre de embriones de ranas para crear una forma de vida «completamente nueva». Se trata de unas pequeñas «máquinas vivas» de apenas unos milímetros de longitud que pueden moverse hacia un objetivo y curarse a sí mismas después de ser cortadas. Sus «padres», investigadores de las universidades de Vermont y Tufts (EE.UU.), las han bautizado como «xenobots» por Xenopus laevis, la especie de anfibio africano de la que han obtenido el material genético. Según explican en la revista «Proceedings of the National Science (PNAS), estos robots podrían ser utilizados para llevar medicamentos de forma inteligente por el interior del cuerpo de un paciente o en la eliminación de residuos tóxicos.
«No son un robot tradicional ni una especie conocida de animales. Es una nueva clase de artefacto: un organismo vivo y programable», asegura Joshua Bongard, experto en informática y robótica de la Universidad de Vermont (EE.UU.) y uno de los máximos responsables del estudio. Por primera vez, los investigadores dicen haber creado «máquinas completamente biológicas desde cero».
Diseño por ordenador
Las nuevas criaturas, que trabajan durante unos siete días para después sufrir una muerte «totalmente biodegradable», fueron diseñadas en una supercomputadora en Vermont. Un algoritmo creó miles de diseños candidatos en una miriada de formas y formas corporales para intentar ejecutar una tarea asignada por los científicos, como la locomoción en una dirección. A medida que los programas se ejecutaban, impulsados por reglas básicas sobre lo que pueden hacer las células cardíacas y de la piel de la rana, los organismos simulados más exitosos se mantuvieron y refinaron, mientras que los diseños fallidos se descartaron. Después de cien ejecuciones independientes del algoritmo, se seleccionaron los diseños más prometedores para la prueba.
Luego, un equipo de Tufts transfirió los diseños a la vida. Primero recolectaron células madre, cosechadas de los embriones de las ranas africanas. Estas se separaron en células individuales. Después, usando unas pinzas diminutas y un electrodo aún más pequeño, las células se cortaron y unieron bajo un microscopio simulando los diseños del ordenador.
Formas nunca vistas en la naturaleza
Ensambladas en formas corporales nunca vistas en la naturaleza, las células comenzaron a trabajar juntas. Las de la piel formaron una arquitectura más pasiva, mientras que las del músculo cardíaco se pusieron a trabajar creando un movimiento hacia adelante ordenado según lo guiado por el diseño de la computadora, y ayudado por patrones espontáneos de autoorganización, lo que permitió que los robots se movieran por sí mismos.
Estos organismos reconfigurables podían moverse de manera coherente y explorar su entorno acuoso durante días o semanas, impulsados por almacenes de energía embrionaria. Sin embargo, volcados, fallaban, como escarabajos puestos patas arriba.
Limpiar las arterias
La pruebas con los xenobots mostraron que se movían en círculos de forma espontánea y colectiva. Otros fueron construidos con un agujero en el centro. En versiones simuladas, los científicos pudieron reutilizar este agujero como una bolsa para transportar con éxito un objeto. «Es un paso hacia el uso de organismos diseñados por computadora para la entrega inteligente de medicamentos», dice Bongard.
«Podemos imaginar muchas aplicaciones útiles de estos robots vivos que otras máquinas no pueden hacer», dice Michael Levin, quien dirige el Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo en Tufts, «como buscar compuestos desagradables o contaminación radiactiva, recolectar microplásticos en los océanos o viajar por las arterias para raspar la placa».
Muchas tecnologías están hechas de acero, hormigón o plástico. Eso las hace fuertes o flexibles. Pero también pueden crear problemas ecológicos y de salud humana, como la contaminación plástica en los océanos y la toxicidad de muchos materiales sintéticos y electrónicos. «La desventaja del tejido vivo es que es débil y se degrada», dice Bongard. «Pero los organismos tienen 4.500 millones de años de práctica para regenerarse y continuar durante décadas». Y cuando mueren, generalmente se desmoronan sin causar daño. «Estos xenobots son completamente biodegradables», dice Bongard, «cuando terminan su trabajo después de siete días, son solo células muertas de la piel».
Hacer un edificio
Los investigadores, cuyo estudio ha recibido el apoyo de DARPA, el brazo innovador del Pentágono, creen que los xenobots también pueden ayudarnos a arrojar luz sobre la comprensión de la vida, qué determina su forma y función, cómo las células cooperan para crear anatomías funcionales en condiciones muy diferentes. Los científicos ven en este trabajo un paso para diseñar organismos reconfigurables. «Las células con las que hemos estado construyendo nuestros xenobots son de ranas, es 100% ADN de rana, pero pueden crear formas vivas completamente diferentes de lo que sería su anatomía predeterminada», dice Levin. «Así que, bueno, ¿qué más son capaces de hacer estas células? ¿Un edificio?», se pregunta.
Levin reconoce que este tipo de investigaciones pueden resultar inquietantes, ya que «cuando comenzamos a jugar con sistemas complejos que no entendemos, vamos a tener consecuencias no deseadas». Sin embargo, «controlar y conocer bien estos sistemas complejos es algo que necesitaremos si la humanidad sobrevive en el futuro».
