Un grupo de científicos de EU utilizó células madre de ranas de la especie Xenopus laevis para crear nueva generación de “robots vivientes” que pueden curarse a sí mismos e incluso grabar recuerdos, informa la Universidad Tufts en un comunicado de prensa.
Estos xenobots son una versión mejorada de unos robots que se dieron a conocer por primera vez el año pasado. Al igual que sus predecesores, los nuevos robots vivientes pueden trabajar juntos en grupo y curarse a sí mismos. Los nuevos xenobots son capaces de cerrar la mayor parte de una laceración severa de larga longitud a la mitad de su grosor dentro de los 5 minutos posteriores a la lesión. Todos los robots lesionados fueron capaces de curar la herida, restaurar su forma y continuar su trabajo como antes. Además, la versión 2.0 es más rápida, vive más tiempo y puede registrar información sobre su entorno.
Los biólogos tomaron células madre de embriones de la rana africana Xenopus laevis y les permitieron autoensamblarse y crecer en esferoides, donde después de unos días algunas de las células se diferenciaron para producir cilios, pequeñas estructuras similares al pelo que se mueven hacia adelante y hacia atrás. En lugar de usar células cardíacas esculpidas manualmente, cuyas contracciones rítmicas naturales permitieron a los xenobots originales moverse, los cilios les dan a los nuevos robots esferoidales una especie de “piernas” para moverse rápidamente a través de una superficie.
“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”, comentó Doug Blackiston, coautor del estudio. “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”, añadió.
Por su parte, colegas de la Universidad de Vermont usaron un algoritmo evolutivo que se ejecuta en una supercomputadora para simular cómo se comportarían las diferentes formas de xenobots, probándolos bajo cientos de miles de condiciones ambientales aleatorias. Estas simulaciones identificaron qué diseños funcionaban mejor recogiendo desechos dentro de un campo de partículas.
CAPACIDAD DE GRABAR RECUERDOS
Una característica central de la robótica es la capacidad de registrar memorias y usar esa información para modificar las acciones y el comportamiento del robot, notaron los especialistas. Los científicos de Tufts diseñaron los xenobots con una capacidad de registración de información utilizando una proteína reportera fluorescente llamada EosFP, que normalmente brilla en color verde. Sin embargo, cuando se expone a la luz a una longitud de onda de 390 nm, la proteína emite luz roja.
Las células de los embriones de rana fueron inyectadas con ARN mensajero que codifica la proteína EosFP antes de que las células madre fueran extirpadas para crear los xenobots. Los investigadores probaron la función de memoria haciendo que diez xenobots nadaran alrededor de una superficie en la que un punto se iluminaba con un haz de luz de 390 nm. Después de dos horas, encontraron que tres de los robots emitían luz roja.
Los otros mantuvieron el color verde original, registrando efectivamente la “experiencia de viaje” de los robots.
Según los científicos, esta prueba podría desarrollarse en el futuro para detectar y registrar no sólo la luz, sino también la presencia de contaminación radiactiva, contaminantes químicos, medicamentos o enfermedades mientras estos xenobots se desplazan por las arterias.
“Podríamos diseñarlos no sólo para informar de las condiciones en su entorno, sino también para modificar y reparar esas condiciones”, explicó Bongard.
FUTURO DE ESTA TECNOLOGÍA
Los especialistas afirman que los xenobots y sus sucesores también pueden proporcionar información sobre cómo los organismos multicelulares surgieron de antiguos organismos unicelulares y sobre los orígenes del procesamiento de la información, la toma de decisiones y la cognición en los organismos biológicos.
El objetivo final de los investigadores es comprender la relación entre el hardware del genoma y el software de las comunicaciones celulares que se utilizan para crear tejidos, órganos y extremidades. Con esta información, los científicos pueden obtener un mayor control de esa morfogénesis que puede ser utilizada en la medicina regenerativa y el tratamiento del cáncer y de enfermedades del envejecimiento.