Creadas por primera vez “máquinas vivientes” con células animales

Científicos de EE UU presentan unos “organismos reprogramables”, a medio camino entre un robot y un ser vivo

Manuel Ansede
MANUEL ANSEDE. El País. España

Cuatro jóvenes científicos estadounidenses han creado por primera vez “máquinas vivientes”, elaboradas con células animales y capaces de llevar a cabo tareas muy sencillas. Los investigadores, financiados por el Departamento de Defensa de EE UU, creen que sus “organismos reprogramables” podrían servir en un futuro todavía muy lejano para aplicaciones médicas —como la detección de tumores, la eliminación de la placa de las arterias y el reparto inteligente de fármacos dentro del cuerpo humano— e incluso para operaciones de restauración ambiental de lugares contaminados.

Los autores de estas máquinas vivientes son dos biólogos, Michael Levin y Douglas Blackiston, y dos expertos en robótica, Josh Bongard y Sam Kriegman. Los investigadores han empleado como ladrillos dos tipos de células de la rana de uñas africana: las células de su corazón (contráctiles) y las de su piel (más pasivas). Durante meses, los científicos han utilizado un superordenador para simular miles de agregados celulares de diferentes formas e intentar predecir su comportamiento. Los diseños más prometedores se llevaron a cabo. El principal resultado es una máquina biológica de medio milímetro, con unos pocos cientos de células, capaz de moverse en una dirección determinada por los científicos (pincha aquí para ver su funcionamiento).

“Parece que estos biobots son una tercera clase de materia animada: no son robots ni son, estrictamente, organismos. Creo que estos biobots obligarán a los biólogos y a los filósofos a repensar nuestras definiciones de la vida y de lo que es una máquina. En el futuro, ¿los organismos diseñados por ordenador deberían tener los mismos derechos que las personas y los animales evolucionados naturalmente?”, se pregunta Josh Bongard, de la Universidad de Vermont.

Michael Levin reconoce que sus criaturas inducen a muchas preguntas. Los biobots están formados por células de rana, pero ni tienen forma de rana ni actúan como una rana. El biólogo cree que estos nuevos organismos servirán para entender grandes reglas de la vida hasta ahora invisibles. Lo explica con un ejemplo: ninguna hormiga tiene el plano del futuro hormiguero, pero todas cooperan para hacer uno. ¿Cómo habría que modificar genéticamente a las hormigas para que construyeran un hormiguero con dos entradas en lugar de una? Los científicos no tienen ni idea.

“La gran pregunta aquí es: ¿Cómo cooperan las células para construir cuerpos complejos y funcionales? ¿Cómo saben qué tienen que construir? ¿Qué señales intercambian entre ellas?”, reflexiona Levin, de la Universidad Tufts, cerca de Boston. “Una vez que descubramos cómo incitar a las células a construir estructuras específicas, no solo tendremos un impacto enorme en la medicina regenerativa —construyendo partes del cuerpo o induciendo su regeneración—, sino que podremos utilizar estos mismos principios para mejorar la robótica, los sistemas de comunicación y, quizás, las plataformas de inteligencia artificial”, calcula Levin.

Xenobots
Científicos descubren que los Xenobots pueden reproducirse al acaparar varias células. | Fuente: Kinematic self-replication in reconfigurable organisms

“Mostramos un modelo escalable para crear nuevas formas de vida funcionales”, aseguran los autores

Sus biobots, elaborados con cientos de células de rana, son solo una prueba de concepto. “Mostramos un modelo escalable para crear nuevas formas de vida funcionales”, señalan los autores en su investigación, publicada este lunes en la revista especializada PNAS. “Si logramos automatizar la fabricación de los diseños por ordenador, podríamos concebir enormes enjambres de biobots. Y estos podrían incluso ser capaces de unirse en tamaños cada vez mayores. Podríamos tener biomáquinas muy grandes en el futuro”, plantea como hipótesis Bongard. Su equipo ya ha hecho simulaciones de hasta 270.000 células. Un cuerpo humano tiene unos 30 billones.

Los autores dibujan un futuro en el que se harían “sistemas vivos a medida para una amplia gama de funciones”. En su laboratorio ya han diseñado un biobot con un agujero en el centro que, según los científicos, se podría utilizar como un bolsillo en el que transportar o neutralizar sustancias tóxicas. Las simulaciones del superordenador también predicen que, si se juntan varias de estas biomáquinas, se moverían de forma espontánea en círculos, empujando lo que encontrasen a su paso hasta un punto central. “Quizás, en el futuro, se podrían liberar en el océano grandes enjambres de biobots, para que reuniesen los microplásticos en grandes cúmulos que pudiesen ser recogidos por barcos. Al final, como los biobots son 100% biodegradables, se convertirían en alimento para la vida marina”, plantea Bongard.

“Otros enjambres podrían encontrar pequeñas cantidades de metales pesados en suelos contaminados. Y, si es posible hacerlos de un tamaño lo suficientemente pequeño, los biobots podrían flotar en el aire y recoger partículas contaminantes”, prosigue el experto en robótica.

El biólogo y físico Ricard Solé aplaude el nuevo trabajo, “estimulante y rompedor”, pero subraya que algunas de las aplicaciones imaginadas por los autores “todavía están a años luz”. Solé, de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, es experto en sistemas complejos, como la inteligencia colectiva de las hormigas. “El equipo de Levin ha dado un salto importante en biología sintética, pero esos miniorganismos necesitarán sensores para poder hacer cosas complejas. Añadir esos sensores será el salto cualitativo que habrá que dar en el futuro”, opina Solé.

«Es difícil saber ahora si esta tecnología podría tener consecuencias no deseadas o cómo alguien podría abusar de ella», afirma el investigador Josh Bongard

La química Berta Esteban Fernández de Ávila lleva cinco años en la Universidad de California en San Diego desarrollando microrrobots, a veces combinándolos con células vivas, como espermatozoides. A su juicio, la estrategia del equipo de Levin tiene “muchísimas posibilidades”, sobre todo en aplicaciones como la microcirugía dentro del cuerpo humano. “Independientemente de la toxicidad de las células, habría que asegurar una forma de inactivarlas después de realizar la función deseada. Por dar un ejemplo, a veces aplicamos microrrobots en el estómago y aprovechamos la acidez del propio fluido gástrico para desactivarlos”, advierte la investigadora.

Levin explica que sus biobots no se multiplican. “Básicamente, se quedan como están y se disuelven en una semana”, apunta. Sin embargo, su investigación sí plantea la posibilidad de añadir a las células la capacidad de reproducirse. “Sería un camino arriesgado. Sin embargo, puede terminar siendo una de las mejores rutas para abordar los importantes desafíos ecológicos que plantea el cambio climático”, opina Bongard.

“Es difícil saber ahora si esta tecnología podría tener consecuencias no deseadas o cómo alguien podría abusar de ella. Pero creemos que, si esta tecnología madura, podríamos necesitar una regulación. Ya está ocurriendo con la inteligencia artificial y con la robótica, que durante mucho tiempo estuvieron sin regular”, remacha Bongard.

SOBRE LA FIRMA
Manuel Ansede es periodista científico y antes fue médico de animales. Es cofundador de Materia, la sección de Ciencia de EL PAÍS. Licenciado en Veterinaria en la Universidad Complutense de Madrid, hizo el Máster en Periodismo y Comunicación de la Ciencia, Tecnología, Medioambiente y Salud en la Universidad Carlos III

Vídeo científico:

IMPRESIONANTE! ROBOTS QUE SE PUEDEN REPRODUCIR «XENOBOTS» o BIOBOTS. PP en Vivo

Crean los primeros robots vivos que se reproducen de manera espontánea

Un grupo de científicos creó los primeros robots vivos capaces de reproducirse de una manera jamás vista. Esto supone un gran avance para la medicina regenerativa y biotecnología.

Un grupo de científicos estadounidenses crearon los primeros robots vivos. Se trata de una nueva forma de vida conocida como xenobots y son capaces de reproducirse de una manera jamás vista y totalmente diferente a como lo hacen las plantas y los animales.

Los xenobots se crearon a partir de células vivas obtenidas de embriones de rana de uñas africanas (Xenopus laevis). Fueron diseñados en una supercomputadora a partir de bloques de construcción biológicos basados en un algoritmo evolutivo y miden menos de un milímetro (0,04 pulgadas) de ancho.

“Estos organismos, diseñados por ordenador y ensamblados a mano, pueden nadar en una placa Petri, encontrar células individuales y reunir cientos de ellas y juntar ‘bebés’ xenobots en el interior de su boca en forma de Pac-Man”, comentaron desde el equipo de investigación.

Estos robots vivos se dieron a conocer por primera vez en 2020 después de que los experimentos demostraron que podían moverse, trabajar en grupo y curarse por sí mismos. En ese momento medían un milímetro de largo.

Ahora, los científicos que los desarrollaron en la Universidad de Vermont, la Universidad de Tufts y el Instituto Wyss de Ingeniería Biológica, plantean que han descubierto una forma completamente nueva de reproducción biológica diferente de cualquier animal o planta conocida por la ciencia.

Su estudio fue publicado en la revista PNAS, donde presentan los primeros robots vivos autorreplicantes de la historia, gracias al descubrimientos de una nueva forma de reproducción biológica.

Michael Levin, profesor de biología y coautor principal de la investigación comentó asombrado que: “Las ranas tienen una forma de reproducirse que normalmente usan, pero cuando tú liberas las células del resto del embrión y les das la oportunidad de descubrir cómo estar en un nuevo entorno, no solo se dan cuenta descubren una nueva forma de moverse, pero aparentemente también descubren una nueva forma de reproducirse“.

¿Cómo crearon los xenobots?

Para desarrollar los xenobots, los investigadores rasparon células madre vivas de embriones de rana y las dejaron incubar, por lo que no hay manipulación de genes involucrados.

Las células embrionarias de rana empleadas para crear los xenobots estaban así destinadas a convertirse en piel. Situadas en el exterior del renacuajo, su función sería la de mantener a los patógenos alejados y redistribuir la mucosidad. En el estudio, los investigadores las colocaron en otro contexto completamente novedoso.

“Le dimos la oportunidad de reimaginar su multicelularidad”, expresó Michael Levin. “Estas células tienen el genoma de una rana, pero, liberadas de convertirse en renacuajos, utilizan su inteligencia colectiva, una plasticidad, para hacer algo asombroso”, agregó.

“La mayoría de la gente piensa que los robots están hechos de metales y cerámica, pero no se trata tanto de de qué está hecho un robot, sino de lo que hace, que actúa por sí solo en nombre de la gente“, explica Josh Bongard, profesor de informática y robótica de la Universidad de Vermont y autor principal del estudio. “De esa manera es un robot, pero también es claramente un organismo hecho de células de rana genéticamente no modificadas”, agrega.

Con la ayuda de la inteligencia artificial, los científicos probaron miles de formas corporales para hacer que los xenobots fueran más efectivos en este tipo de replicación. A la supercomputadora se le ocurrió una forma de C que se parecía a Pac-Man. De esta manera descubrieron que podía encontrar pequeñas células madre en una placa de Petri, reunir cientos de ellas dentro de su boca y días después, el paquete de células decantó en nuevos xenobots.

“La IA no programó estas máquinas de la manera que solemos pensar al escribir código. Dio forma, esculpió y creó esta forma de Pac-Man“, dijo Bongard y agregó: “La forma es, en esencia, el programa. La forma influye en cómo se comportan los xenobots para amplificar este proceso increíblemente sorprendente”.

Un gran avance en biotecnología

 

Según comentaron los científicos, esta combinación de biología molecular e Inteligencia Artificial podría servir para ciertas tareas en el cuerpo y en el medio ambiente. Por ejemplo, recolectando microplásticos en los océanos o ayudando en el progreso de la medicina regenerativa.

Si bien puede causar preocupación leer sobre robots vivos que se reproducen solos, los investigadores dijeron que los xenobots estaban completamente contenidos en un laboratorio y son fácilmente extinguibles, ya que son biodegradables y están regulados por expertos en ética. “Tenemos el imperativo moral de comprender las condiciones en las que podemos controlarlo, dirigirlo, apagarlo o exagerarlo”, resaltaron.

Fuente: MDZ

Vídeo científico:

XENOBOTS, Robots CELULARES diseñados con Inteligencia Artificial ¿Cómo funcionan? Dot CSV

BIOBOTS: Así son los «ROBOTS VIVOS» que prometen revolucionar la CIENCIA MODERNA. Xataka TV

Biobots… Verdades y mentiras (Video Indispensable). Version 3.0

14 Comentarios

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  1. Wow. Increíble Lucho. Quienes de nosotros se hubieran imaginado alguna vez esta revolución vio-tecnológica que estamos viviendo hoy en día. Y lo que falta todavía que probablemente no alcanzaremos a ver. Seguimos jugando a Dios, no se si con su venia en favor de la humanidad. Pero desde ya tengo mucho recelo con lo que nos espera en el futuro. Recuerda que lo malo evoluciona directamente proporcional a lo bueno. En fin, solo Dios sabe. Un abrazo.

  2. Un artículo de divulgación científica y de formación de cultura de negocios para bien d e la calidad de vida y su uso a futuro en el mercado para todo emprendedor multidisciplinario. Los xenobots se crearon a partir de células vivas obtenidas de embriones de rana de uñas africanas (Xenopus laevis). Fueron diseñados en una supercomputadora a partir de bloques de construcción biológicos basados en un algoritmo evolutivo y miden menos de un milímetro (0,04 pulgadas) de ancho.
    “Estos organismos, diseñados por ordenador y ensamblados a mano, pueden nadar en una placa Petri, encontrar células individuales y reunir cientos de ellas y juntar ‘bebés’ xenobots en el interior de su boca en forma de Pac-Man”, comentaron desde el equipo de investigación.

  3. Algo nunca visto y que revolcuionara la biotecnología y la medicina. Los xenobots se crearon a partir de células vivas obtenidas de embriones de rana de uñas africanas (Xenopus laevis). Fueron diseñados en una supercomputadora a partir de bloques de construcción biológicos basados en un algoritmo evolutivo y miden menos de un milímetro (0,04 pulgadas) de ancho.

  4. El hecho que los experto y visionarios con estos biobots para su uso minero es de pioneros para reemplazar mano humana en lugares extremadamente peligrosos. . Otros enjambres podrían encontrar pequeñas cantidades de metales pesados en suelos contaminados. Y, si es posible hacerlos de un tamaño lo suficientemente pequeño, los biobots podrían flotar en el aire y recoger partículas contaminantes

  5. Un contenido impresionante que fue el esfuerzo del emprendimiento científico y de la persistencia juvenil de estos grandes investigadores. Durante meses, los científicos han utilizado un superordenador para simular miles de agregados celulares de diferentes formas e intentar predecir su comportamiento. Los diseños más prometedores se llevaron a cabo. El principal resultado es una máquina biológica de medio milímetro, con unos pocos cientos de células, capaz de moverse en una dirección determinada por los científicos

  6. Extraordinario avance e favor de la humanidad. Parece que estos biobots son una tercera clase de materia animada: no son robots ni son, estrictamente, organismos. Creo que estos biobots obligarán a los biólogos y a los filósofos a repensar nuestras definiciones de la vida y de lo que es una máquina. Me gusto.

  7. Una proeza científica sacada de ciencia ficción. Es admirable que cuatro jóvenes científicos estadounidenses han creado por primera vez “máquinas vivientes”, elaboradas con células animales y capaces de llevar a cabo tareas muy sencillas. Los investigadores, financiados por el Departamento de Defensa de EE UU, creen que sus “organismos reprogramables” podrían servir en un futuro todavía muy lejano para aplicaciones médicas —como la detección de tumores, la eliminación de la placa de las arterias y el reparto inteligente de fármacos dentro del cuerpo humano— e incluso para operaciones de restauración ambiental de lugares contaminados. Gran artículo.