Para persistir, la vida debe reproducirse. Durante miles de millones de a\u00f1os, los organismos han desarrollado muchas formas de replicarse, desde plantas en ciernes hasta animales sexuales y virus invasores. Ahora los cient\u00edficos han descubierto una forma completamente nueva de reproducci\u00f3n biol\u00f3gica y han aplicado su descubrimiento para crear los primeros robots vivientes autorreplicantes.<\/p>\n\n\n\n
El mismo equipo que construy\u00f3 los primeros robots vivientes (“Xenobots”, ensamblados a partir de c\u00e9lulas de rana, reportados en 2020) ha descubierto que estos organismos dise\u00f1ados por computadora y ensamblados a mano pueden nadar en su peque\u00f1o plato, encontrar c\u00e9lulas individuales, recolectar cientos de juntos, y montar Xenobots “beb\u00e9s” dentro de su “boca” en forma de Pac-Man, que, unos d\u00edas despu\u00e9s, se convierten en nuevos Xenobots que se ven y se mueven como ellos mismos. Y luego estos nuevos Xenobots pueden salir, encontrar c\u00e9lulas y construir copias de s\u00ed mismos. Una y otra vez.<\/p>\n\n\n\n
“Con el dise\u00f1o correcto, se reproducir\u00e1n espont\u00e1neamente”, dice Joshua Bongard, cient\u00edfico inform\u00e1tico y experto en rob\u00f3tica de la Universidad de Vermont (UVM), que codirigi\u00f3 la nueva investigaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Los resultados de la nueva investigaci\u00f3n se publicaron el 29 de noviembre de 2021 en Proceedings of the National Academy of Sciences<\/em>.<\/p>\n\n\n\n Hacia lo desconocido<\/strong><\/p>\n\n\n\n En una rana Xenopus laevis<\/em>, estas c\u00e9lulas embrionarias se convertir\u00edan en piel. “Estar\u00edan sentados en el exterior de un renacuajo, manteniendo alejados a los pat\u00f3genos y redistribuyendo la mucosidad”, dice Michael Levin, profesor de biolog\u00eda y director del Allen Discovery Center en la Universidad de Tufts y codirector de la nueva investigaci\u00f3n. “Pero los estamos poniendo en un contexto novedoso. Les estamos dando la oportunidad de reimaginar su multicelularidad”.<\/p>\n\n\n\n Y lo que imaginan es algo muy diferente a la piel. “La gente ha pensado durante bastante tiempo que hemos descubierto todas las formas en que la vida puede reproducirse o replicarse. Pero esto es algo que nunca se hab\u00eda observado antes”, dice el coautor Douglas Blackiston, cient\u00edfico principal de la Universidad de Tufts que reuni\u00f3 a los “padres” de Xenobot y desarroll\u00f3 la parte biol\u00f3gica del nuevo estudio.<\/p>\n\n\n\n “Esto es profundo”, dice Levin. “Estas c\u00e9lulas tienen el genoma de una rana, pero, liberadas de convertirse en renacuajos, usan su inteligencia colectiva, una plasticidad, para hacer algo asombroso”. En experimentos anteriores, los cient\u00edficos se sorprendieron de que los Xenobots pudieran dise\u00f1arse para lograr tareas simples. Ahora est\u00e1n asombrados de que estos objetos biol\u00f3gicos, una colecci\u00f3n de c\u00e9lulas dise\u00f1ada por computadora, se replicar\u00e1n espont\u00e1neamente. “Tenemos el genoma de rana completo e inalterado”, dice Levin, “pero no dio indicios de que estas c\u00e9lulas puedan trabajar juntas en esta nueva tarea”, de reunir y luego comprimir c\u00e9lulas separadas en autocopias funcionales.<\/p>\n\n\n\n “Estas son c\u00e9lulas de rana que se replican de una manera muy diferente de c\u00f3mo lo hacen las ranas. Ning\u00fan animal o planta conocida por la ciencia se replica de esta manera”, dice Sam Kriegman, autor principal del nuevo estudio, quien complet\u00f3 su doctorado en el laboratorio de Bongard en la UVM y ahora es investigadora postdoctoral en el Centro Allen de Tuft y en el Instituto Wyss de Ingenier\u00eda de Inspiraci\u00f3n Biol\u00f3gica de la Universidad de Harvard.<\/p>\n\n\n\n Por s\u00ed solo, el padre Xenobot, compuesto por unas 3.000 c\u00e9lulas, forma una esfera. “Estos pueden producir hijos, pero luego el sistema normalmente se extingue despu\u00e9s de eso. De hecho, es muy dif\u00edcil lograr que el sistema se siga reproduciendo”, dice Kriegman. Pero con un programa de inteligencia artificial que trabaja en el c\u00famulo de supercomputadoras Deep Green en Vermont Advanced Computing Core de UVM, un algoritmo evolutivo pudo probar miles de millones de formas corporales en simulaci\u00f3n (tri\u00e1ngulos, cuadrados, pir\u00e1mides, estrellas de mar) para encontrar aquellas que permitieran que las c\u00e9lulas fueran m\u00e1s eficaces en la replicaci\u00f3n “cinem\u00e1tica” basada en el movimiento informada en la nueva investigaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n “Le pedimos a la supercomputadora de UVM que averiguara c\u00f3mo ajustar la forma de los padres iniciales, y la IA ide\u00f3 algunos dise\u00f1os extra\u00f1os despu\u00e9s de meses de trabajo, incluido uno que se parec\u00eda a Pac-Man”, dice Kriegman. “Es muy poco intuitivo. Parece muy simple, pero no es algo que se le ocurriera a un ingeniero humano. \u00bfPor qu\u00e9 una boca peque\u00f1a? \u00bfPor qu\u00e9 no cinco? Le enviamos los resultados a Doug y \u00e9l construy\u00f3 estos Xenobots parentales con forma de Pac-Man. Entonces esos padres construyeron hijos, quienes construyeron nietos, quienes construyeron bisnietos, quienes construyeron tataranietos”. En otras palabras, el dise\u00f1o correcto ampli\u00f3 enormemente el n\u00famero de generaciones.<\/p>\n\n\n\n La replicaci\u00f3n cinem\u00e1tica es bien conocida a nivel de mol\u00e9culas, pero nunca antes se hab\u00eda observado a escala de c\u00e9lulas u organismos completos.<\/p>\n\n\n\n “Hemos descubierto que existe este espacio previamente desconocido dentro de los organismos o sistemas vivos, y es un espacio vasto”, dice Bongard, profesor de la Facultad de Ingenier\u00eda y Ciencias Matem\u00e1ticas de la UVM. “\u00bfC\u00f3mo podemos entonces explorar ese espacio? Encontramos Xenobots que caminan. Encontramos Xenobots que nadan. Y ahora, en este estudio, hemos encontrado Xenobots que se replican cinem\u00e1ticamente. \u00bfQu\u00e9 m\u00e1s hay ah\u00ed fuera?”<\/p>\n\n\n\n O, como escriben los cient\u00edficos en el estudio de Proceedings of the National Academy of Sciences<\/em>: “la vida alberga comportamientos sorprendentes justo debajo de la superficie, a la espera de ser descubierta”.<\/p>\n\n\n\n