Creadas por primera vez ¡°m¨¢quinas vivientes¡± con c¨¦lulas animales

Cuatro j¨®venes cient¨ªficos estadounidenses han creado por primera vez ¡°m¨¢quinas vivientes¡±, elaboradas con c¨¦lulas 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¡± podr¨ªan servir en un futuro todav¨ªa muy lejano para aplicaciones m¨¦dicas ¡ªcomo la detecci¨®n de tumores, la eliminaci¨®n de la placa de las arterias y el reparto inteligente de f¨¢rmacos dentro del cuerpo humano¡ª e incluso para operaciones de restauraci¨®n ambiental de lugares contaminados.

Los autores de estas m¨¢quinas vivientes son dos bi¨®logos, Michael Levin y Douglas Blackiston, y dos expertos en rob¨®tica, Josh Bongard y Sam Kriegman. Los investigadores han empleado como ladrillos dos tipos de c¨¦lulas de la rana de u?as africana: las c¨¦lulas de su coraz¨®n (contr¨¢ctiles) y las de su piel (m¨¢s pasivas). Durante meses, los cient¨ªficos han utilizado un superordenador para simular miles de agregados celulares de diferentes formas e intentar predecir su comportamiento. Los dise?os m¨¢s prometedores se llevaron a cabo. El principal resultado es una m¨¢quina biol¨®gica de medio mil¨ªmetro, con unos pocos cientos de c¨¦lulas, capaz de moverse en una direcci¨®n determinada por los cient¨ªficos (pincha aqu¨ª 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 obligar¨¢n a los bi¨®logos y a los fil¨®sofos a repensar nuestras definiciones de la vida y de lo que es una m¨¢quina. En el futuro, ?los organismos dise?ados por ordenador deber¨ªan tener los mismos derechos que las personas y los animales evolucionados naturalmente?¡±, se pregunta Josh Bongard, de la Universidad de Vermont.

C¨®mo se hace un biobot

En esta infograf¨ªa te explicamos c¨®mo los cuatro cient¨ªficos han creado las "m¨¢quinas vivientes" a partir de dise?os propuestos por un superordenador. Ver gr¨¢fico >

Michael Levin reconoce que sus criaturas inducen a muchas preguntas. Los biobots est¨¢n formados por c¨¦lulas de rana, pero ni tienen forma de rana ni act¨²an como una rana. El bi¨®logo cree que estos nuevos organismos servir¨¢n 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. ?C¨®mo habr¨ªa que modificar gen¨¦ticamente a las hormigas para que construyeran un hormiguero con dos entradas en lugar de una? Los cient¨ªficos no tienen ni idea.

¡°La gran pregunta aqu¨ª es: ?C¨®mo cooperan las c¨¦lulas para construir cuerpos complejos y funcionales? ?C¨®mo saben qu¨¦ tienen que construir? ?Qu¨¦ se?ales intercambian entre ellas?¡±, reflexiona Levin, de la Universidad Tufts, cerca de Boston. ¡°Una vez que descubramos c¨®mo incitar a las c¨¦lulas a construir estructuras espec¨ªficas, no solo tendremos un impacto enorme en la medicina regenerativa ¡ªconstruyendo partes del cuerpo o induciendo su regeneraci¨®n¡ª, sino que podremos utilizar estos mismos principios para mejorar la rob¨®tica, los sistemas de comunicaci¨®n y, quiz¨¢s, las plataformas de inteligencia artificial¡±, calcula Levin.

¡°Mostramos un modelo escalable para crear nuevas formas de vida funcionales¡±, aseguran los autores

Sus biobots, elaborados con cientos de c¨¦lulas de rana, son solo una prueba de concepto. ¡°Mostramos un modelo escalable para crear nuevas formas de vida funcionales¡±, se?alan los autores en su investigaci¨®n, publicada este lunes en la revista especializada PNAS. ¡°Si logramos automatizar la fabricaci¨®n de los dise?os por ordenador, podr¨ªamos concebir enormes enjambres de biobots. Y estos podr¨ªan incluso ser capaces de unirse en tama?os cada vez mayores. Podr¨ªamos tener biom¨¢quinas muy grandes en el futuro¡±, plantea como hip¨®tesis Bongard. Su equipo ya ha hecho simulaciones de hasta 270.000 c¨¦lulas. Un cuerpo humano tiene unos 30 billones.

Los autores dibujan un futuro en el que se har¨ªan ¡°sistemas vivos a medida para una amplia gama de funciones¡±. En su laboratorio ya han dise?ado un biobot con un agujero en el centro que, seg¨²n los cient¨ªficos, se podr¨ªa utilizar como un bolsillo en el que transportar o neutralizar sustancias t¨®xicas. Las simulaciones del superordenador tambi¨¦n predicen que, si se juntan varias de estas biom¨¢quinas, se mover¨ªan de forma espont¨¢nea en c¨ªrculos, empujando lo que encontrasen a su paso hasta un punto central. ¡°Quiz¨¢s, en el futuro, se podr¨ªan liberar en el oc¨¦ano grandes enjambres de biobots, para que reuniesen los micropl¨¢sticos en grandes c¨²mulos que pudiesen ser recogidos por barcos. Al final, como los biobots son 100% biodegradables, se convertir¨ªan en alimento para la vida marina¡±, plantea Bongard.

¡°Otros enjambres podr¨ªan encontrar peque?as cantidades de metales pesados en suelos contaminados. Y, si es posible hacerlos de un tama?o lo suficientemente peque?o, los biobots podr¨ªan flotar en el aire y recoger part¨ªculas contaminantes¡±, prosigue el experto en rob¨®tica.

El bi¨®logo y f¨ªsico Ricard Sol¨¦ aplaude el nuevo trabajo, ¡°estimulante y rompedor¡±, pero subraya que algunas de las aplicaciones imaginadas por los autores ¡°todav¨ªa est¨¢n a a?os luz¡±. Sol¨¦, 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 biolog¨ªa sint¨¦tica, pero esos miniorganismos necesitar¨¢n sensores para poder hacer cosas complejas. A?adir esos sensores ser¨¢ el salto cualitativo que habr¨¢ que dar en el futuro¡±, opina Sol¨¦.

"Es dif¨ªcil saber ahora si esta tecnolog¨ªa podr¨ªa tener consecuencias no deseadas o c¨®mo alguien podr¨ªa abusar de ella", afirma el investigador Josh Bongard

La qu¨ªmica Berta Esteban Fern¨¢ndez de ?vila lleva cinco a?os en la Universidad de California en San Diego desarrollando microrrobots, a veces combin¨¢ndolos con c¨¦lulas vivas, como espermatozoides. A su juicio, la estrategia del equipo de Levin tiene ¡°much¨ªsimas posibilidades¡±, sobre todo en aplicaciones como la microcirug¨ªa dentro del cuerpo humano. ¡°Independientemente de la toxicidad de las c¨¦lulas, habr¨ªa que asegurar una forma de inactivarlas despu¨¦s de realizar la funci¨®n deseada. Por dar un ejemplo, a veces aplicamos microrrobots en el est¨®mago y aprovechamos la acidez del propio fluido g¨¢strico para desactivarlos¡±, advierte la investigadora.

Levin explica que sus biobots no se multiplican. ¡°B¨¢sicamente, se quedan como est¨¢n y se disuelven en una semana¡±, apunta. Sin embargo, su investigaci¨®n s¨ª plantea la posibilidad de a?adir a las c¨¦lulas la capacidad de reproducirse. ¡°Ser¨ªa un camino arriesgado. Sin embargo, puede terminar siendo una de las mejores rutas para abordar los importantes desaf¨ªos ecol¨®gicos que plantea el cambio clim¨¢tico¡±, opina Bongard.

¡°Es dif¨ªcil saber ahora si esta tecnolog¨ªa podr¨ªa tener consecuencias no deseadas o c¨®mo alguien podr¨ªa abusar de ella. Pero creemos que, si esta tecnolog¨ªa madura, podr¨ªamos necesitar una regulaci¨®n. Ya est¨¢ ocurriendo con la inteligencia artificial y con la rob¨®tica, que durante mucho tiempo estuvieron sin regular¡±, remacha Bongard.