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Para persistir, la vida debe reproducirse. Durante miles de millones de años, los organismos han desarrollado muchas formas de replicarse. Ahora los científicos han descubierto una forma completamente nueva de reproducción biológica y han aplicado su descubrimiento para crear los primeros robots ‘vivientes’ capaces de autorreplicarse.
Los nuevos xenobots o robots vivientes diseñados por Inteligencia Artificial revelan una forma completamente nueva de autorreplicación biológica. Hechos de células de rana, estos organismos reúnen células individuales dentro de una 'boca' en forma de Pac-Man y liberan 'bebés' de Xenobot que se ven y se mueven como ellos mismos. Luego, la descendencia va y hace lo mismo, una y otra vez.
"Con el diseño correcto, se replicarán espontáneamente", dice en un comunicado Joshua Bongard, científico informático y experto en robótica de la Universidad de Vermont, que codirigió la nueva investigación, publicada en PNAS.
"Estas son células de rana que se replican de una manera muy diferente a como lo hacen las ranas. Ningún animal o planta conocida por la ciencia se replica de esta manera", dice Sam Kriegman, autor principal del nuevo estudio, investigador postdoctoral en el Centro Allen de Tuft y en el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard.
Por sí solo, el padre Xenobot, compuesto por unas 3.000 células, forma una esfera. "Estos pueden producir crías, pero luego el sistema normalmente se extingue después de eso. De hecho, es muy difícil lograr que el sistema se siga reproduciendo", dice Kriegman.
Pero con un programa de inteligencia artificial que trabaja en el cúmulo de supercomputadoras Deep Green en Vermont Advanced Computing Core de UVM, un algoritmo evolutivo pudo probar miles de millones de formas corporales en simulación (triángulos, cuadrados, pirámides, estrellas de mar) para encontrar aquellas que permitieran a las células ser más eficaces en la replicación "cinemática" basada en el movimiento informado en la nueva investigación.
"Le pedimos a la supercomputadora de la Universidad de Vermont que averiguara cómo ajustar la forma de los padres iniciales, y la IA ideó algunos diseños extraños después de meses de trabajo, incluido uno que se parecía a Pac-Man", dice Kriegman. "Es muy poco intuitivo. Parece muy simple, pero no es algo que se le ocurriera a un ingeniero humano. ¿Por qué una boca pequeña? ¿Por qué no cinco? Le enviamos los resultados a Douglas Blackiston (científico principal de la Universidad de Tufts que reunió a los 'padres' de Xenobot y desarrolló la parte biológica del nuevo estudio) y él construyó 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 diseño correcto amplió enormemente el número de generaciones.
La replicación cinemática es bien conocida a nivel de moléculas, pero nunca antes se había observado a escala de células u organismos completos.
El equipo ve promesas en la investigación de avances hacia la medicina regenerativa. “Si supiéramos cómo decirle a las colecciones de células que hagan lo que queríamos que hicieran, en última instancia, esa sería la medicina regenerativa, esa es la solución para las lesiones traumáticas, los defectos de nacimiento, el cáncer y el envejecimiento”, dice Michael Levin, profesor de biología y director del Allen Discovery Center en la Universidad.
“Todos estos problemas diferentes están aquí porque no sabemos cómo predecir y controlar qué grupos de células se van a formar. Los xenobots son una nueva plataforma para enseñarnos", concluye.