La primera máquina viviente ahora capaz de ‘reproducirse’

A mediados de enero de 2020, el mundo se sorprendió al conocer la creatividad de los científicos estadounidenses para este Un objeto de cuatro patas con un diámetro de 650 a 750 micrones., un poco más pequeña que la cabeza de un alfiler, capaz de moverse y regenerarse después de ser cortada.

La criatura xenobot lleva el nombre de la rana africana. Xenopus laevis De donde se derivan las células madre embrionarias.

xenobot está construido en parte usando una supercomputadora de color verde oscuro de la Universidad de Vermont. Luego fue ensamblado y probado por biólogos de la Universidad de Tufts.

A la izquierda, el plano anatómico de un organismo diseñado por computadora. Es cierto que el organismo está compuesto completamente de células de piel de rana (en verde) y músculo cardíaco (en rojo).

Foto: UVM / Sam Kriegman

robot doble

El investigador Joshua Bongard y sus colegas ahora muestran que su innovación puede, nadando en una placa de Petri, encontrar células individuales, recolectarlas por cientos y ensamblarlas usándolas. Boca En forma de Pac-Man para crear Niños xenobots.

En unos días, este Niños Adopta la apariencia de un xenobot Adulto Y empieza a moverte como ellos. A su vez, estos nuevos robots pueden encontrar células y hacer copias de ellas. RepetidamenteJoshua Bongard señala en un comunicado de la Universidad de Vermont.

Un organismo cuadrúpedo vegetal.

Un organismo cuadrúpedo, de 650 a 750 micrones de diámetro, un poco más pequeño que la cabeza de un alfiler.

Foto: Universidad de Tufts / Douglas Blackstone

De rana a xenobot

en la rana Xenopus laevis, las células embrionarias utilizadas en este trabajo se convertirán en piel. Estarán en el exterior del renacuajo, evitando que entren patógenos.dice Michael Levine, profesor de biología en la Universidad de Tufts y coautor de la nueva investigación. Pero los colocamos en un nuevo contexto para darles la oportunidad de reimaginar sus múltiples células.

Y lo que imaginan es completamente diferente a la piel. Esto es algo que no se ha notado antes.dice su colega Douglas Blackstone, también investigador de la Universidad de Tufts.

Liberadas de la obligación de convertirse en renacuajos, estas células contienen el genoma de la rana, utilizan su inteligencia colectiva […] hacer algo asombroso.

Por lo tanto, si los experimentos anteriores demuestran que los xenobots pueden realizar tareas simples, el trabajo actual va más allá. Muestran que estos organismos biológicos, ni más ni menos que las células diseñadas por computadora, se reproducen espontáneamente.

No había evidencia de que estas células pudieran trabajar juntas en esta nueva tarea de combinar juntas y luego comprimir células separadas en procesos funcionales de autoproducción.pregunta Michael Levine.

Estas son células de rana que se reproducen de una manera completamente diferente a las células de rana. Ningún animal o planta conocido por la ciencia se repite de esta manera.Sam Kriegman es el autor principal de este trabajo, cuyos detalles se publican en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (Una nueva ventana) (en inglés).

repetición cinematográfico

Cuando está solo, el xenobot consta de 3000 células y forma una esfera.

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Estas células pueden tener «hijos», pero es muy difícil mantener el orden de reproducción de generación en generación.El Sr. Kriegman explica.

Sin embargo, gracias a la inteligencia artificial y una supercomputadora de color verde oscuro, un algoritmo evolutivo ha podido probar miles de millones de formas corporales para encontrar las que permiten que las células sean más eficientes en lo que se llama replicación. cinematográfico, basado en el movimiento.

Así que preguntamos de color verde oscuro Aprender a modificar la forma de los padres. Después de meses de trabajo, la IA ha creado algunos modelos extraños, incluido uno que se parece a Pac-Man., dice el Sr. Kriegman.

No es algo que hubiera imaginado un ingeniero humano. ¿Por qué solo una boca pequeña? ¿Por qué no cinco? pregunta Sam Kriegman.

Los investigadores todavía crean xenobots y luego los prueban padres En forma de Pac-Man.

Esos padres construyeron hijos, construyeron nietos, construyeron nietos, construyeron bisnietos. En otras palabras, el diseño correcto aumentó significativamente el número de generaciones.Sam Kriegman se regocija.

Si la reproducción cinética es bien conocida a nivel molecular, no se ha observado previamente a nivel de células u organismos completos.

Descubrimos que existe un espacio previamente desconocido dentro de los sistemas vivos, y que es un espacio muy grande.Constituyente Joshua Bongard. Encontramos xenobots nadando. Y ahora, en este estudio, hemos encontrado xenobots que se replican cinéticamente. ¿Qué hay que aprender?

Revolucionando la medicina

El trabajo promete revolucionar la medicina, según los investigadores. Si sabemos decirle a los grupos de células lo que queremos que logren, será posible tratar lesiones traumáticas, defectos de nacimiento, cáncer e incluso la vejez., señala Michael Levine.

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Todos estos problemas de salud existen porque no sabemos cómo predecir y controlar qué grupos de células se construirán. Xenobots es una nueva plataforma para nuestra educación, El Sr. Levine concluye.

Además, estos robots podrán llevar medicamentos a lugares, ayudar a desinfectar áreas radiactivas y recolectar microplásticos en los océanos.

¿Hacia derivas éticas?

Según los investigadores, construir estos robots es un pequeño paso para descifrar lo que ellos llaman el código morfogenético, que proporciona una visión completa de la organización de los organismos, pero también de cómo procesan la información de acuerdo con su historia y entorno.

Es muy probable que la creación de xenobots, y los avances que vendrán en los próximos años, conduzcan a rápidos cambios tecnológicos y tratamientos biológicos aún más avanzados y complejos, que pueden resultar en desviaciones éticas.

Este miedo no es irracional, porque jugar con sistemas complejos que uno no comprende puede tener consecuencias no deseadas., mencionó Michael Levine cuando anunció la creación de xenobots.

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