Científicos utilizan IA para diseñar xenobots autorreplicantes a partir de células de rana

Científicos utilizan la IA para diseñar xenobots autorreplicantes a partir de células de rana

El año pasado, un equipo de científicos anunció el desarrollo de «robots vivos«, un nuevo tipo de organismo fabricado con células extraídas de embriones de rana. Ese mismo equipo ha vuelto con una actualización de estos «robots», a los que llaman xenobots, detallando un nuevo hito científico: la capacidad de autorreplicarse utilizando células existentes.

Aunque la vida abunda, casi siempre se replica de la misma manera: creciendo y, finalmente, «desprendiéndose» de la descendencia. Sin embargo, los xenobots detallados en el nuevo estudio (vía PNAS) son capaces de producir una nueva generación de descendientes de una manera diferente. Como se detalla en el estudio, los xenobots agrupan células individuales en montones, que se convierten en nuevos xenobots ligeramente más pequeños unos días después.

La siguiente generación de xenobots -los «bebés»- puede salir y formar sus propios grupos de células para producir otra generación de robots vivos, un tipo de biotecnología que parece sacada de la ciencia ficción. Sin embargo, los investigadores dieron un paso más, aprovechando la inteligencia artificial para diseñar un xenobot con una autorreplicación más eficiente.

Sin el rediseño de la IA, los investigadores explican que el xenobot «padre» está formado por unas 3.000 células. El grupo de células se convierte en un xenobot con forma de esfera que se esfuerza por producir una segunda generación y suele morir después. Se utilizó un algoritmo evolutivo para identificar un diseño de xenobot que aumenta la capacidad de reproducción.

La IA analizó miles de millones de posibles formas de xenobot y se centró en un padre xenobot con forma de comecocos que tiene una «boca» en forma de cuña. El xenobot se replica utilizando el movimiento para recoger las células, que en este caso son más fáciles de recoger gracias a su sencillo diseño. Como resultado, los xenobots produjeron cuatro generaciones de descendientes.

El resultado es una biotecnología autorreplicante que, según los investigadores, puede resultar útil para abordar problemas actuales y futuros que necesiten soluciones rápidas. Uno de los posibles usos de los robots vivos, según los investigadores, es aprovechar estos minúsculos organismos para recoger microplásticos del agua, un problema creciente que ha suscitado preocupaciones sanitarias pero que es difícil de abordar.

La Universidad de Vermont señala en su anuncio sobre la biotecnología que estos xenobots están «enteramente contenidos en un laboratorio», además de ser «fácilmente extinguibles, y examinados por» expertos en ética y autoridades gubernamentales.

Joshua Bongard, experto en robótica e informático de la universidad, señala algunas de las apasionantes posibilidades que ofrece este trabajo:

Lo que presenta riesgo es la próxima pandemia; la aceleración del daño a los ecosistemas por la contaminación; la intensificación de las amenazas por el cambio climático. Este es un sistema ideal para estudiar los sistemas autorreplicantes. Tenemos el imperativo moral de comprender las condiciones en las que podemos controlarlo, dirigirlo, apagarlo, exagerarlo.

La idea de utilizar estructuras diminutas para hacer frente a la contaminación no es nueva, aunque la mayoría de esos conceptos se centran en nanobots diminutos, no en xenobots autorreplicantes. En 2016, por ejemplo, un equipo de investigadores desarrolló nanobots recubiertos de grafeno que pueden controlarse mediante campos magnéticos (vía Science Alert). El recubrimiento de grafeno permite a los nanobots absorber plomo, uno de los muchos contaminantes presentes en las masas de agua.

Sin embargo, los xenobots presentan una evolución fascinante en este concepto, ya que son capaces de replicarse, por lo que introducen más xenobots sin ninguna actividad humana adicional. Los investigadores señalan el aspecto de la IA de este trabajo como otra solución prometedora para la innovación.

Bongard explicó: «Si podemos desarrollar tecnologías, aprendiendo de los xenobots, en las que podamos decirle rápidamente a la IA: ‘Necesitamos una herramienta biológica que haga X e Y y suprima Z’, [y] eso podría ser muy beneficioso. Hoy en día, eso lleva un tiempo excesivo