Enjambres de diminutos robots vivientes han descubierto la capacidad de autorreplicarse, es decir, reproducirse, a través del proceso de reunir células individuales y ensamblarlas para formar nuevos organismos, a través de un proceso único no visto hasta ahora en plantas o animales.
Los investigadores Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin y Josh Bongard; de la Universidad de Tufts, Harvard y la Universidad de Vermont crearon estas formas de vida, llamadas xenobots, en 2020, utilizando células madre extraídas del embrión de la rana africana Xenopus laevis.
Las células no especializadas que tienen la capacidad de evolucionar a diferentes tipos de células se conocen como células madre. Los investigadores extrajeron las células madre vivas de los embriones de rana y las incubaron sin manipular sus genes para crear xenobots.
Los xenobots no son robots mecánicos, sino que se denominan así por su capacidad de actuar de acuerdo a las condiciones planteadas por los humanos, según el investigador Bongard.
Estas formas de vida con células de rana tienen menos de un milímetro (0,04 pulgadas) de ancho y en las condiciones adecuadas de laboratorio se mueven, trabajan juntas y se curan. Los investigadores ahora han descubierto que los xenobots también pueden autorreplicarse a través de una forma completamente nueva de reproducción biológica.
«Encuentran y combinan bloques de construcción en autocopias. Aquí demostramos que los grupos de células, si se liberan de un organismo en desarrollo, pueden encontrar y combinar de manera similar células sueltas en grupos que se ven y se mueven como ellas, y que esta capacidad no tiene que ser específicamente evolucionada o introducida por la manipulación genética», según el artículo de investigación.
Formación de Xenobots
Cuando las células madre se colocan en una solución salina, se agrupan en forma de esferas, de aproximadamente medio milímetro de ancho, con aproximadamente 3000 células. Luego, los grupos se cubren con cilios, estructuras similares a pelos que ayudan a los xenobots a moverse, impulsando los cilios en un movimiento similar a un remo, según el artículo.
Los grupos de Xenobot, cuando se colocan en platos con células madre disociadas, trabajan juntas y juntan las células sueltas en pilas, que luego forman nuevos xenobots, en un proceso conocido como autorreplicación cinemática espontánea. «En resumen, los progenitores construyen descendientes, que luego se convierten en progenitores», dijo el estudio.
Cada ciclo reproductivo produce crías de xenobot ligeramente más pequeñas, que eventualmente terminan en grupos con menos de 50 células que no pueden nadar o replicarse más.
Máxima eficacia con IA
Luego, los investigadores hicieron uso de la inteligencia artificial y probaron miles de millones de formas potenciales de xenobot que maximizan la tasa de replicación. Descubrieron que los grupos en forma de C son más efectivos para recolectar células sueltas, ya que la boca recolecta y mueve las células con mayor facilidad.
Esta mejora algorítmica resultó en xenobots en forma de Pac-Man que reproducían cuatro generaciones, dos veces más que los xenobots en forma esférica. «Al manipular la forma de los padres, se puede hacer una mejor pala para mover más células», dijo Bongard a New Scientist.
Según los investigadores, los xenobots y sus mecanismos reproductivos recién descubiertos se pueden utilizar de varias formas, por ejemplo, recolectando microplásticos en los océanos o inspeccionando sistemas de raíces orgánicas.
Con respecto a las preocupaciones sobre la autorreplicación, los científicos dijeron que los experimentos estaban regulados por expertos en ética y que los organismos vivos estaban contenidos en un entorno de laboratorio.
«Si supiéramos cómo decirles a las colecciones de células que hagan lo que queremos que hagan, en última instancia, eso es medicina regenerativa, esa es la solución para las lesiones traumáticas, los defectos de nacimiento, el cáncer y el envejecimiento», dijo Levin en un informe de la Universidad de Vermont.
“Todos estos problemas diferentes están aquí porque no sabemos cómo predecir y controlar qué grupos de células se van a formar. Los Xenobots son una nueva plataforma para aprender».
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