Un equipo de científicos estadounidenses, con el apoyo financiero de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés), ha logrado crear los primeros robots vivientes en la historia, a partir de células vivas de embriones de rana.
Se trata de una forma de vida completamente nueva: "Son novedosas máquinas vivientes", explica Joshua Bongard, uno de los autores de la investigación y experto en informática y robótica de la Universidad de Vermont.
"No son un robot tradicional, ni una especie conocida de animales. Es una nueva clase de artefactos: un organismo vivo y programable", afirma este científico.
Estas nuevas criaturas fueron diseñadas en una supercomputadora por Bongard y su colega Sam Kriegman, en la Universidad de Vermont, y luego ensambladas y probadas por los biólogos Douglas Blackiston y Michael Levin en la Universidad de Tufts.
Los resultados de esta nueva investigación —que por primera vez "diseña máquinas completamente biológicas desde cero"— fueron publicados este 13 de enero en la revista especializada PNAS.
Introducing computer-designed organisms.
Our new study out this week in PNAS.
w/ @drmichaellevin, Douglas Blackiston, and @Kriegmerica pic.twitter.com/qBjeqMkFBA
— Josh Bongard (@DoctorJosh) January 13, 2020
¿Para qué sirven?
Estos 'xenobots' de un milímetro de ancho, capaces de moverse hacia un objetivo y de curarse a sí mismos después de ser cortados, podrían trasladar una carga útil, como por ejemplo un fármaco que deba llevarse a un lugar específico dentro de un paciente.
"Podemos imaginar para estos robots vivos muchas aplicaciones útiles que otras máquinas no pueden hacer", afirma otro autor de la investigación, Michael Levin, jefe del Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo en Tufts. Entre ellas, buscar partículas contaminadas con radiación, recolectar microplástico en los océanos, viajar por las arterias y limpiarlas.
"Es un paso hacia el uso de organismos diseñados por computadora para la entrega inteligente de medicamentos", añade Bongard.
¿Cómo los crearon?
Durante meses de procesamiento en el clúster de supercomputadoras Deep Green, en la Universidad de Vermont, los informáticos utilizaron un algoritmo evolutivo para crear miles de posibles diseños para estas nuevas formas de vida.
La computadora estuvo ensamblando cientos de células simuladas en innumerables formas y resultados corporales, intentando lograr la tarea asignada por los científicos: la locomoción en una dirección. Se seleccionaron los diseños más prometedores para la prueba.
Luego, el equipo de Tufts transfirió los diseños a formas vivas. Primero recolectaron células madre de los embriones de ranas africanas, de la especie Xenopus laevis (de ahí el nombre de 'xenobots'). Las separaron en células individuales y las dejaron incubar. Luego, usando unas pinzas y un electrodo diminutos, las células fueron cortadas y unidas bajo un microscopio, en una aproximación cercana a los diseños elaborados por la computadora.
Una vez ensambladas, las células comenzaron a trabajar juntas. Se utilizaron dos tipos de células de rana: de la piel, que formaron una arquitectura más pasiva, y del músculo cardíaco, que experimentaron las contracciones. Gracias a estas últimas, se creó un movimiento ordenado hacia adelante, según lo guiado por el diseño de la computadora, que permite que los robots se muevan por sí mismos.
Se demostró que los 'xenobots' pueden moverse de manera coherente y explorar un entorno acuoso durante días o semanas, impulsados por depósitos de energía embrionaria.
Pruebas posteriores demostraron que los grupos de estas 'máquinas vivas' se movían en círculos, empujando los gránulos hacia una ubicación central. Algunos de los 'xenobots' fueron construidos con un agujero en el centro para reducir la resistencia. En versiones simuladas de estos, los científicos pudieron utilizar ese agujero como 'depósito' para transportar con éxito una sustancia u objeto.
