{"id":1054210,"date":"2020-01-15T07:18:09","date_gmt":"2020-01-15T07:18:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.eldigitaldeasturias.com\/noticias\/?p=1054210"},"modified":"2020-01-15T07:18:09","modified_gmt":"2020-01-15T07:18:09","slug":"construyen-biobots-de-un-milimetro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.eldigitaldeasturias.com\/noticias\/construyen-biobots-de-un-milimetro\/","title":{"rendered":"Construyen biobots de un mil\u00edmetro"},"content":{"rendered":"

\"\"Un equipo de j\u00f3venes investigadores estadounidenses ha reutilizado c\u00e9lulas vivas a partir de embriones de rana para darles una nueva forma de vida gracias a un superordenador<\/strong>. Estos biobots de un mil\u00edmetro son capaces de moverse hacia un objetivo marcado, levantar carga \u00fatil o autocurarse tras un corte.<\/p>\n

No son ni robots ordinarios ni una especie real de animales. Un grupo de cient\u00edficos ha creado organismos simples de un mil\u00edmetro con funciones personalizadas creados a partir de bloques de construcci\u00f3n biol\u00f3gicos espec\u00edficos basados en un algoritmo evolutivo.<\/p>\n

\u201cSon m\u00e1quinas vivas novedosas\u201d, explica Joshua Bongard<\/strong>, experto en inform\u00e1tica y rob\u00f3tica de la Universidad de Vermont (EE UU) y coautor de la nueva investigaci\u00f3n que se publica en la revista PNAS junto al estudiante Sam Kriegman, primer autor. Los llamados \u2018xenobots\u2019, denominados as\u00ed por la reutilizaci\u00f3n de c\u00e9lulas vivas obtenidas de embriones de rana de u\u00f1as africanas (Xenopus laevis), representan una nueva clase de artefacto.<\/p>\n

Las nuevas m\u00e1quinas vivas fueron dise\u00f1adas en una supercomputadora de la Universidad de Vermont y luego ensambladas y probadas por bi\u00f3logos en la Universidad de Tufts<\/strong> (tambi\u00e9n en EE UU). Aunque la comunidad cient\u00edfica ya hab\u00eda intentado unir organismos artificiales a partir de formas animales, estas son las primeras m\u00e1quinas completamente biol\u00f3gicas dise\u00f1adas desde cero.<\/p>\n

\u201cPodemos imaginar muchas aplicaciones \u00fatiles de estos robots vivos que otras m\u00e1quinas no pueden hacer\u201d<\/strong>, dice Michael Levin, director del Centro de Biolog\u00eda Regenerativa y del Desarrollo en Tufts y coautor del estudio. Estos biobots podr\u00edan buscar compuestos desagradables o contaminaci\u00f3n radiactiva, recolectar micropl\u00e1sticos en los oc\u00e9anos o viajar en arterias para la administrar f\u00e1rmacos, entre otros.<\/p>\n

Organismos vivos a medida<\/h3>\n

Procesados durante meses en el cl\u00faster de la supercomputadora Deep Green en el Vermont Advanced Computing Core de la universidad, los cient\u00edficos utilizaron un algoritmo evolutivo para crear miles de dise\u00f1os candidatos para las nuevas formas de vida. El ordenador ensambl\u00f3 una y otra vez cientos de c\u00e9lulas simuladas probando innumerables formas para intentar que estas m\u00e1quinas cumplieran la tarea asignada por los investigadores: moverse en una direcci\u00f3n concreta.<\/p>\n

A medida que se ejecutaban los programas, los organismos simulados m\u00e1s exitosos se mantuvieron y refinaron, mientras que los dise\u00f1os fallidos se descartaron. Despu\u00e9s de cien ejecuciones independientes del algoritmo, se seleccionaron los dise\u00f1os m\u00e1s prometedores para la prueba.<\/p>\n

El equipo de la Universidad de Tufts, dirigido por Levin y con el trabajo clave del microcirujano Douglas Blackiston, transfiri\u00f3 los dise\u00f1os in silico a la vida. Primero recolectaron c\u00e9lulas madre de los embriones de las ranas (c\u00e9lulas de la piel y otras card\u00edacas) que luego se separaron en c\u00e9lulas individuales y se dejaron incubar. Despu\u00e9s, usando unas pinzas diminutas y un electrodo a\u00fan m\u00e1s peque\u00f1o, las c\u00e9lulas se cortaron y unieron bajo un microscopio en una aproximaci\u00f3n cercana de los dise\u00f1os especificados por la computadora.<\/p>\n

Ensambladas en formas corporales nunca vistas en la naturaleza, las c\u00e9lulas comenzaron a trabajar juntas. Las de la piel formaron una arquitectura m\u00e1s pasiva, mientras que las contracciones aleatorias de las c\u00e9lulas del m\u00fasculo card\u00edaco creaban un movimiento ordenado hacia adelante, seg\u00fan el dise\u00f1o de la computadora, y ayudado por patrones espont\u00e1neos de autoorganizaci\u00f3n. Esto permiti\u00f3 a los robots moverse por s\u00ed mismos.<\/p>\n

Los investigadores demostraron as\u00ed que estos organismos reconfigurables pueden moverse de manera coherente y explorar su entorno acuoso durante d\u00edas o semanas, impulsados \u200b\u200bpor dep\u00f3sitos de energ\u00eda embrionaria. Sin embargo, si se volcaban estos fallaban.<\/p>\n

Las pruebas posteriores mostraron que un grupo de xenobots podr\u00edan moverse en c\u00edrculos hacia una posici\u00f3n central de forma espont\u00e1nea y colectiva. Otros fueron construidos con un agujero en el centro para reducir la resistencia. En las versiones simuladas, este agujero se reutiliz\u00f3 como una bolsa para transportar con \u00e9xito un objeto.<\/p>\n

\u201cEs un paso hacia el uso de organismos dise\u00f1ados por computadora para la entrega inteligente de medicamentos\u201d<\/strong>, apunta Bongard, profesor en el departamento de Ciencias de la Computaci\u00f3n y Centro de Sistemas Complejos de la Universidad de Vermont.<\/p>\n

Ventajas de la tecnolog\u00eda viva<\/h3>\n

La mayor\u00eda de las m\u00e1quinas actuales est\u00e1n fabricadas a partir de materiales como el acero, el hormig\u00f3n o el pl\u00e1stico, con cierta resistencia y flexibilidad. Sin embargo, estas tecnolog\u00edas son susceptibles de crear problemas ecol\u00f3gicos y de salud, como la contaminaci\u00f3n pl\u00e1stica en los oc\u00e9anos o la toxicidad de muchos materiales sint\u00e9ticos y electr\u00f3nicos. \u00bfQu\u00e9 ocurr\u00eda con un material biol\u00f3gico?<\/p>\n

\u201cEstos \u2018xenobots\u2019 son completamente biodegradables. Cuando terminan su trabajo son solo c\u00e9lulas muertas de la piel\u201d, recalca Bongard.<\/p>\n

\u201cLa desventaja del tejido vivo es que es d\u00e9bil y se degrada, por eso usamos acero. Pero los organismos tienen 4.500 millones de a\u00f1os de pr\u00e1ctica para regenerarse y continuar durante d\u00e9cadas\u201d, indica el investigador. Adem\u00e1s, una vez que dejan de trabajar, es decir que mueren, generalmente se desintegran sin causar da\u00f1o.<\/p>\n

Por otra parte, contrariamente a ciertos materiales que no pueden cortarse por la mitad, estas m\u00e1quinas org\u00e1nicas son capaces de regenerarse si sufren un corte. En los experimentos, los cient\u00edficos cortaron los \u2018xenobots\u2019 casi por la mitad y estos se recompon\u00edan y continuaban. \u201cEsto es algo que no puedes hacer con las m\u00e1quinas ordinarias\u201d, se\u00f1alan.<\/p>\n

Hacia la configuraci\u00f3n de nuevas formas de vida<\/h3>\n

Comprender c\u00f3mo las c\u00e9lulas se comunican y se conectan para crear formas y funciones de vida diferentes permitir\u00e1 aplicaciones que transformar\u00e1n el futuro de la biolog\u00eda y la inform\u00e1tica. Los cient\u00edficos ven este estudio como \u201cun canal expansible para dise\u00f1ar organismos reconfigurables\u201d, de hecho, es el t\u00edtulo de su trabajo, es decir, como un paso en la aplicaci\u00f3n de ideas de un c\u00f3digo bioel\u00e9ctrico.<\/p>\n

\u201c\u00bfQu\u00e9 determina realmente la anatom\u00eda hacia la cual cooperan las c\u00e9lulas?\u201d, se pregunta Levin. \u201cMiras a las c\u00e9lulas con las que hemos estado construyendo nuestros \u2018xenobots\u2019 y, gen\u00f3micamente, son ranas. Es 100 % ADN de rana, pero no son ranas. Luego preguntas, \u00bfqu\u00e9 m\u00e1s son capaces de construir estas c\u00e9lulas?\u201d, contin\u00faa Levin.<\/p>\n

Como ha demostrado la investigaci\u00f3n, estas c\u00e9lulas de rana pueden inducir a generar formas de vida interesantes que son completamente diferentes de lo que ser\u00eda su anatom\u00eda predeterminada. El equipo de investigadores cree que construir los \u2018xenobots\u2019 es un peque\u00f1o paso para descifrar lo que Levin llama el \u201cc\u00f3digo morfogen\u00e9tico\u201d, proporcionando una visi\u00f3n m\u00e1s profunda de la forma general en que se organizan los organismos, y c\u00f3mo calculan y almacenan la informaci\u00f3n en funci\u00f3n de sus historias y entorno.<\/p>\n

Ante esto surge una preocupaci\u00f3n respecto a las implicaciones del cambio tecnol\u00f3gico y sobre todo las manipulaciones biol\u00f3gicas que se puedan producir en el futuro. Aunque \u201cese miedo no es irrazonable\u201d, dice Levi, es necesario comprender mejor c\u00f3mo las propiedades complejas de alguna manera emergen de reglas simples.<\/p>\n

\u201cEste estudio permitir\u00e1 controlar lo que la gente teme, es decir las consecuencias no deseadas\u201d, dice Levin, ya sea en la r\u00e1pida llegada de autom\u00f3viles aut\u00f3nomos, el cambio de unidades gen\u00e9ticas para eliminar linajes enteros. de virus, o los muchos otros sistemas complejos y aut\u00f3nomos que moldear\u00e1n cada vez m\u00e1s la experiencia humana.<\/p>\n

Fuente SINC<\/p>\n

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