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Xenobots: robots vivos creados a partir de células madres de rana

CIENCIA

Xenobots: robots vivos creados a partir de células madres de rana

Utilizando algoritmos informáticos, un equipo de científicos lograron hacer “evolucionar” un organismo que está hecho 100% de ADN de rana, pero no es una rana. Es el primer robot vivo del mundo.

¿Qué sucede cuando se toman células de embriones de rana y se convierten en nuevos organismos que fueron “evolucionados” por algoritmos? Obtienes algo que los investigadores llaman la primera “máquina viviente” del mundo.

Aunque las células madre originales provienen de ranas (la rana africana con garras, Xenopus laevis), estos llamados xenobots no se parecen a ningún anfibio conocido. Las diminutas manchas miden solo 0.04 pulgadas (1 milímetro) de ancho y están hechas de tejido vivo que los biólogos ensamblaron en cuerpos diseñados por modelos de computadora, según un nuevo estudio.

Estos organismos móviles pueden moverse de forma independiente y colectiva, pueden autocurar heridas y sobrevivir durante semanas, y podrían potencialmente usarse para transportar medicamentos dentro del cuerpo de un paciente, informaron recientemente los científicos.

“No son ni un robot tradicional ni una especie de animal conocida”, dijo en un comunicado el coautor del estudio Joshua Bongard, científico informático y experto en robótica de la Universidad de Vermont. “Es una nueva clase de artefacto: un organismo vivo y programable”.

Los algoritmos dieron forma a la evolución de los xenobots. Crecieron a partir de células madre de la piel y del corazón en grupos de tejido de varios cientos de células que se movían en pulsos generados por el tejido del músculo cardíaco, dijo el autor principal del estudio, Sam Kriegman, un candidato a doctorado que estudia robótica evolutiva en el Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Vermont, en Burlington.

Xenobots, robots vivos

Un cuadrúpedo fabricado que mide de 650 a 750 micrones de diámetro, un poco más pequeño que la cabeza de un alfiler, se construyó a partir de células madre de anfibios. Imagen: © Douglas Blackiston, Universidad de Tufts

“No hay control externo de un control remoto o bioelectricidad. Este es un agente autónomo, es casi como un juguete de cuerda”, dijo Kriegman a WordsSideKick.com.

Los biólogos alimentaron las limitaciones de una computadora para los xenobots autónomos, como la potencia muscular máxima de sus tejidos y cómo podrían moverse a través de un entorno acuoso. Luego, el algoritmo produjo generaciones de organismos diminutos. Los bots con mejor rendimiento se “reproducirían” dentro del algoritmo. Y así como la evolución funciona en el mundo natural, el programa de computadora eliminaría las formas menos exitosas.

“Con el tiempo, fue capaz de darnos diseños que en realidad eran transferibles a células reales. Eso fue un gran avance”, dijo Kriegman.

Luego, los autores del estudio dieron vida a estos diseños, uniendo células madre para formar formas 3D autoamplificadas diseñadas por el algoritmo de evolución. Las células de la piel mantuvieron unidos a los xenobots, y el latido del tejido cardíaco en partes específicas de sus “cuerpos” impulsó a los ‘bots a través del agua en una placa de Petri durante días, e incluso semanas seguidas, sin necesidad de nutrientes adicionales, según el estudio. “Los bots incluso pudieron reparar daños significativos”, dijo Kriegman.

“Cortamos el robot viviente casi por la mitad, y sus células volvieron a cerrar automáticamente su cuerpo”, dijo.

“Podemos imaginar muchas aplicaciones útiles de estos robots vivientes que otras máquinas no pueden hacer”, dijo el coautor del estudio Michael Levin, director del Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo de la Universidad de Tufts en Massachusetts. Estos podrían incluir atacar derrames tóxicos o contaminación radioactiva , recolectar microplásticos marinos o incluso excavar placa de arterias humanas, dijo Levin en un comunicado.

Las creaciones que difuminan la línea entre robots y organismos vivos son temas populares en la ciencia ficción; piense en las máquinas asesinas de las películas de “Terminator” o en los replicantes del mundo de “Blade Runner “. La perspectiva de los llamados robots vivientes, y el uso de la tecnología para crear organismos vivos, genera comprensiblemente preocupaciones para algunos, dijo Levin.

Xenobots, robots biológicos

A la izquierda, el plano anatómico de un organismo diseñado por computadora, descubierto en una supercomputadora UVM. A la derecha, el organismo vivo, construido completamente a partir de piel de rana (verde) y células del músculo cardíaco (rojas). El fondo muestra rastros tallados por un enjambre de estos organismos nuevos en la naturaleza mientras se mueven a través de un campo de material particulado. Imagen: Sam Kriegman, UVM

“Ese miedo no es irracional”, dijo Levin. “Cuando empezamos a jugar con sistemas complejos que no entendemos, vamos a tener consecuencias no deseadas”.

Sin embargo, la construcción de formas orgánicas simples como los xenobots también podría conducir a descubrimientos beneficiosos, agregó.

“Si la humanidad va a sobrevivir en el futuro, necesitamos comprender mejor cómo las propiedades complejas, de alguna manera, surgen de reglas simples”, dijo Levin.

Los hallazgos fueron publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Fuente: livescience

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