Creadas por primera vez "máquinas vivientes" con células animales
Por: El País
Enero 2020
Fotografia: Douglas Blackiston

Cuatro jóvenes científicos estadounidenses han creado por primera vez "máquinas vivientes", elaboradas con células 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" podrían servir en un futuro todavía muy lejano para aplicaciones médicas -como la detección de tumores, la eliminación de la placa de las arterias y el reparto inteligente de fármacos dentro del cuerpo humano- e incluso para operaciones de restauración 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√Īas africana: las c√©lulas de su coraz√≥n (contr√°ctiles) y las de su piel (m√°s pasivas). Durante meses, los cient√≠ficos han utilizado un superordenador para simular miles de agregados celulares de diferentes formas e intentar predecir su comportamiento. Los dise√Īos m√°s prometedores se llevaron a cabo. El principal resultado es una m√°quina biol√≥gica de medio mil√≠metro, con unos pocos cientos de c√©lulas, capaz de moverse en una direcci√≥n determinada por los cient√≠ficos (pincha aqu√≠ 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, ¬Ņlos organismos dise√Īados por ordenador deber√≠an tener los mismos derechos que las personas y los animales evolucionados naturalmente?", se pregunta Josh Bongard, de la Universidad de Vermont.

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√ļan 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. ¬ŅC√≥mo habr√≠a que modificar gen√©ticamente a las hormigas para que construyeran un hormiguero con dos entradas en lugar de una? Los cient√≠ficos no tienen ni idea.

"La gran pregunta aqu√≠ es: ¬ŅC√≥mo cooperan las c√©lulas para construir cuerpos complejos y funcionales? ¬ŅC√≥mo saben qu√© tienen que construir? ¬ŅQu√© se√Īales 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√≠ficas, no solo tendremos un impacto enorme en la medicina regenerativa -construyendo partes del cuerpo o induciendo su regeneraci√≥n-, 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.

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√Īalan los autores en su investigaci√≥n, publicada este lunes en la revista especializada PNAS. "Si logramos automatizar la fabricaci√≥n de los dise√Īos por ordenador, podr√≠amos concebir enormes enjambres de biobots. Y estos podr√≠an incluso ser capaces de unirse en tama√Īos cada vez mayores. Podr√≠amos 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√≠an "sistemas vivos a medida para una amplia gama de funciones". En su laboratorio ya han dise√Īado un biobot con un agujero en el centro que, seg√ļn los cient√≠ficos, se podr√≠a 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√≠an de forma espont√°nea en c√≠rculos, empujando lo que encontrasen a su paso hasta un punto central. "Quiz√°s, en el futuro, se podr√≠an liberar en el oc√©ano grandes enjambres de biobots, para que reuniesen los micropl√°sticos en grandes c√ļmulos que pudiesen ser recogidos por barcos. Al final, como los biobots son 100% biodegradables, se convertir√≠an en alimento para la vida marina", plantea Bongard.

"Otros enjambres podr√≠an encontrar peque√Īas cantidades de metales pesados en suelos contaminados. Y, si es posible hacerlos de un tama√Īo lo suficientemente peque√Īo, los biobots podr√≠an flotar en el aire y recoger part√≠culas contaminantes", prosigue el experto en rob√≥tica.

El bi√≥logo y f√≠sico Ricard Sol√© aplaude el nuevo trabajo, "estimulante y rompedor", pero subraya que algunas de las aplicaciones imaginadas por los autores "todav√≠a est√°n a a√Īos 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√≠a sint√©tica, pero esos miniorganismos necesitar√°n sensores para poder hacer cosas complejas. A√Īadir esos sensores ser√° el salto cualitativo que habr√° que dar en el futuro", opina Sol√©.

La qu√≠mica Berta Esteban Fern√°ndez de √Āvila lleva cinco a√Īos 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√≠simas posibilidades", sobre todo en aplicaciones como la microcirug√≠a dentro del cuerpo humano. "Independientemente de la toxicidad de las c√©lulas, habr√≠a 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√≠ plantea la posibilidad de a√Īadir a las c√©lulas la capacidad de reproducirse. "Ser√≠a un camino arriesgado. Sin embargo, puede terminar siendo una de las mejores rutas para abordar los importantes desaf√≠os ecol√≥gicos que plantea el cambio clim√°tico", opina Bongard.

"Es difícil saber ahora si esta tecnología podría tener consecuencias no deseadas o cómo alguien podría abusar de ella. Pero creemos que, si esta tecnología madura, podríamos necesitar una regulación. Ya está ocurriendo con la inteligencia artificial y con la robótica, que durante mucho tiempo estuvieron sin regular", remacha Bongard.

 

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