Un equipo de científicos estadounidenses ha logrado reorganizar células vivas, obtenidas a partir de embriones de rana, para crear un sistema orgánico funcional completamente nuevo. Bautizados como xenobots, son capaces de moverse, explorar el entorno y regenerarse a sí mismos en caso de sufrir daño. Se trata de la primera vez que los científicos logran "diseñar máquinas completamente biológicas partiendo de cero", según han explicado sus creadores. Los detalles de su trabajo se publican este lunes en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Los robots, de una anchura de tan sólo un milímetro, fueron diseñados por el superordenador Deep Green de la Universidad de Vermont, para después ser ensamblados y desarrollados en el Laboratorio de Biología de la Universidad de Tufts, en Massachusetts.
En la primera fase se utilizó un algoritmo de inteligencia artificial capaz de generar y simular miles de diseños, hasta encontrar el candidato óptimo para conseguir la estructura y características deseadas. Imitando la selección natural, las versiones menos eficaces se descartan, mientras que las más rápidas se modifican y mejoran. "Utilizamos un algoritmo evolutivo, un programa informático que crea robots en un mundo virtual con formas y patrones aleatorios, a partir de dos tipos de células: piel y músculo cardíaco", explica Josh Bongard, responsable del Laboratorio de Morfología, Evolución y Cognición de la Universidad de Vermont.

En una segunda etapa, el equipo del Centro para la Biología Regenerativa y Procesamiento de la Información Morfológica de Tufts, transfirió esos diseños in silico -es decir, creados por un algoritmo- a células vivas. Se partió de células madre obtenidas de embriones de ranas africanas, en concreto de la especie Xenopus laevis, de ahí el nombre de xenobots.

Para ello emplearon herramientas y un pequeño electrodo de precisión, para modificar y unir las células hasta reproducir el diseño que había generado el superordenador. "Las células musculares palpitan, así que dependiendo de la forma que le demos al robot, podremos conseguir un movimiento más rápido o más lento", añade el investigador.

DEL ORDENADOR A LA CÉLULA
Una vez ensambladas, las células comenzaron a trabajar juntas: las de la piel formaron una estructura pasiva, mientras que esas contracciones procedentes de músculos cardíacos generaban el movimiento deseado.

El resultado es un sistema vivo, cuyo comportamiento está reforzado por la tendencia natural de autoorganización de las células; los organismos resultantes no sólo ofrecen la posibilidad de reconfigurarse (abriendo la puerta a la ejecución de múltiples tareas) sino que además son capaces de moverse de forma coherente. E incluso, según los autores, de explorar su entorno durante días, siempre que dispongan de una fuente de energía embrionaria."Existe toda una creatividad innata en la vida; queremos entenderla mejor y encontrar nuevas formas", señala Bongard.

En algunas pruebas adicionales se probaron xenobots con un agujero en el centro, para reducir la resistencia al movimiento. Los científicos creen que este tipo de diseño se podrá desarrollar para transportar cargas a objetivos designados por sus creadores. "Podemos imaginar multitud de aplicaciones útiles", explica Michael Levin, responsable del laboratorio de la Universidad de Tufts, "como buscar y eliminar materiales peligrosos, recoger microplásticos en los océanos o viajar por vasos sanguíneos para acabar la placa arterial".

PREOCUPACIONES

En otro experimento, los científicos cortaron los xenobots para estudiar su reacción. "Se cosió a sí mismo y siguió adelante", recuerda Bongard. El equipo cree que el hallazgo puede suponer una revolución no sólo en la medicina regenerativa (creando o reconstruyendo partes del cuerpo), sino que además los mismos principios se podrán utilizar para introducir importantes mejoras en la robótica, en sistemas de comunicación y quizás también en plataformas de inteligencia artificial.

"El objetivo a largo plazo es averiguar cómo se puede motivar a los agentes vivos (las células) para que construyan objetos específicos, y cómo explotar su plasticidad para hacer cosas que son demasiado difíciles a nivel microscópico", afirma Levin. "Una vez que descubramos cómo se puede inducir a las células para que construyan estructuras específicas, podremos enviarles los mensajes adecuados para que construyan lo que nosotros queramos".

Por otro lado, los autores son conscientes de las dudas éticas y materiales que pueden plantear estas complejas manipulaciones biológicas. "Es verdad que esos miedos no son irracionales", concede el biólogo, "cuando empezamos a modificar sistemas complejos que no entendemos, nos vamos a encontrar consecuencias no deseadas. Pero para que la humanidad sobreviva en el futuro, necesitamos entender mejor cómo las propiedades complejas, de alguna manera, emergen de reglas simples".


El Mundo