Xenobots: Científicos crean una nueva generación de bots vivientes

Se trata de una nueva clase de artefactos: un organismo vivo y programable.

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Cuando hablamos de robots las primeras imágenes que se nos vienen a la cabeza son máquinas de metal y plásticos, muy similares a las que hemos visto en películas como “I, robot” o “RoboCop”, por ejemplo.

Sam Kriegman vía Wikimedia Commons

Sin embargo, los avances tecnológicos de los últimos años han dado lugar a que los científicos no solamente creen máquinas inorgánicas (compuestas de metal y plástico), sino que también utilicen materiales orgánicos, como las células madres, para crear máquinas biológicas, es decir, bots vivientes.

Un ejemplo de esto son los “Xenobots”, unos minúsculos robots fabricados en el año 2020 por un grupo de científicos de la Universidad de Tufts y de la Universidad de Vermont a partir de células vivas de una rana africana con garras llamada “Xenopus laevis”.

“Estas son máquinas vivientes novedosas. No son un robot tradicional ni una especie conocida de animales. Es una nueva clase de artefactos: un organismo vivo y programable”, expresa Joshua Bongard, experto en informática y robótica de la Universidad de Vermont (UVM) y uno de los líderes del hallazgo.

Como explica el científico, estos bots vivientes no se parecen a los robots tradicionales: no tienen engranajes brillantes ni brazos robóticos. Por el contrario, se parecen más a una pequeña gota de carne rosa en movimiento, una máquina biológica que, según los investigadores, puede lograr cosas que los robots tradicionales no.

Los Xenobots son organismos sintéticos diseñados automáticamente por una supercomputadora para realizar una tarea específica, utilizando un proceso de prueba y error (un algoritmo evolutivo), y están construidos por una combinación de diferentes tejidos biológicos. 

Éstos sólo miden 1 mm (0,04 pulgadas) de ancho y están formados por células cutáneas y células del músculo cardíaco, mismas que derivan de las células madre recolectadas en embriones de la especie 'Xenopus laevis'. Son las células cutáneas las que proporcionan un soporte rígido, mientras que las células del corazón son las que actúan como pequeños motores, contrayéndose y expandiéndose en volumen para impulsar al bots hacia adelante. 

Estas máquinas han sido diseñadas para caminar, nadar, empujar, transportar cargas útiles, trabajar en grupos e, incluso, curarse a sí mismos después de las laceraciones.

Recientemente el mismo grupo de científicos ha presentado una nueva generación de estos bots vivientes. Los Xenobots 2.0, como se los conoce, son una versión mejorada de los Xenobots 1.0. 

Al igual que sus predecesores, los nuevos robots vivientes pueden trabajar juntos en grupos y curarse a sí mismos. La novedad en esta nueva generación está en que los bots tienen la capacidad de cerrar la mayor parte de una laceración severa de larga longitud a la mitad de su grosor en cinco minutos posteriores a la lesión. Por otro lado, los nuevos Xenobots son más rápidos, navegan por diferentes entornos y viven más tiempo que sus antecesores. Pero, la gran novedad está en que pueden registrar información sobre su entorno, lo que deja ver su capacidad de memoria registrable.

“En cierto modo, los Xenobots están construidos como un robot tradicional. Sólo usamos células y tejidos en lugar de componentes artificiales para construir la forma y crear un comportamiento predecible. Desde el punto de vista biológico, este enfoque nos ayuda a entender cómo las células se comunican mientras interactúan entre sí durante el desarrollo y cómo podemos controlar mejor esas interacciones”, detalla Doug Blackiston, coautor del estudio.

Por su parte, el experto en robótica, Josh Bongrad, afirma que con estos avances se está “apuntando a un nuevo tipo de herramienta viva."

Según los científicos, los Xenobots podrían usarse en un futuro para limpiar desechos radiactivos, recolectar microplásticos en los océanos, transportar medicamentos dentro de cuerpos humanos o, incluso, viajar a nuestras arterias para raspar las placas.

Y es que una de las características más sobresalientes de estos bots es que pueden sobrevivir en ambientes acuosos sin nutrientes adicionales durante días o semanas, lo que los hace adecuados para la administración interna de medicamentos.

Además de las tareas mencionadas anteriormente, los Xenobots también podrían ayudar a los investigadores a aprender más sobre biología celular, abriendo las puertas al avance de la salud humana y de la longevidad.

Por su parte, el profesor Michael Levin, además de resaltar el potencial de los Xenobots para realizar tareas útiles en el medio ambiente o potencialmente en aplicaciones terapéuticas, subraya que existen "beneficios muy valiosos" en esta investigación: usar los robots para comprender cómo las células individuales se unen, se comunican y se especializan para crear un organismo más grande, cómo lo hacen en la naturaleza para crear una rana o un ser humano. "Es un sistema modelo que puede proporcionar una base para la medicina regenerativa", afirma.

Otra ventaja de los robots biológicos, agrega Levin, es el metabolismo. A diferencia de los robots de metal y plástico, las células de un robot biológico pueden absorber y descomponer sustancias químicas y funcionar como pequeñas fábricas que sintetizan y excretan sustancias químicas y proteínas. Todo el campo de la biología sintética, que se ha centrado principalmente en la reprogramación de organismos unicelulares para producir moléculas útiles, ahora se puede explotar en estas criaturas multicelulares.

Aunque los científicos sostienen que aún queda mucho por investigar y descubrir, los Xenobots podrían convertirse en una herramienta de gran utilidad para lograr importantes avances en diferentes campos.

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