Robots hechos con células de rana construyen copias de sí mismos

Todo ser vivo conocido se reproduce creciendo y luego liberando algo: las células se dividen, las plantas producen brotes, los animales ponen huevos o dan a luz. El denominador común es que los hijos nacen en o sobre el cuerpo de los padres. También existe un modelo teórico que el matemático John von Neumann describió en la década de 1940: una máquina que se reproduce recogiendo componentes que hay a su alrededor y ensamblando una copia de sí misma a partir de ellos. Los expertos llaman a esto replicación cinemática. En biología hasta hace unos años este camino era puramente hipotético, porque ningún organismo funciona así.

El punto de partida de los experimentos fue una cuestión diferente. Equipos de la Universidad de Vermont, la Universidad de Tufts y el Instituto Wyss de la Universidad de Harvard estudiaron qué construyen las células cuando se las priva de su modelo habitual. Para ello, extrajeron células madre de embriones de ranas con garras africanas y les permitieron crecer juntas sin un embrión. Por tanto, las células no forman renacuajos, sino asociaciones esféricas con cilios en la superficie que se mueven a través del líquido. Dado que estas estructuras no son organismos ni máquinas clásicas, se les dio el nombre de xenobot, derivado del nombre específico latino de la rana.

Cómo ocurre la reproducción

El experimento decisivo fue colocar estas esferas celulares en una cápsula con muchas células individuales sueltas. Mientras nadan, los grupos empujan las células frente a ellos hasta que se forman pilas. Después de unos días, estos grupos a su vez se habían combinado en esferas móviles que podían hacer lo mismo nuevamente.

Su funcionamiento depende del módulo. Una bola empuja sólo una pequeña cantidad de material mientras flota; Sin embargo, un programa informático que analizó miles de formas encontró una forma de media luna que actúa como un quitanieves y recoge muchas más células. Con esta forma se podrían crear varias generaciones una tras otra, mientras que con la forma esférica el proceso suele terminar después de la primera ronda. Como señala el artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, esta forma de reproducción nunca se ha observado en ningún organismo.

¿Qué no son los xenobots?

La clasificación es más importante que el efecto. Las estructuras no presentan material genético alterado; no se trata de organismos modificados genéticamente, sino de células de rana inalteradas en una disposición inusual. Viven de las reservas de yema de las células embrionarias y se destruyen al cabo de una o dos semanas, cuando éstas se agotan. La reproducción a lo largo de muchas generaciones no ocurre porque cada ciclo requiere nuevo material celular que no se encuentra en la naturaleza. No son viables fuera del agua dulce y las temperaturas de laboratorio. Lo que muestran es algo diferente: las células contienen posibilidades de comportamiento que nunca salen a la luz en su trayectoria normal de desarrollo. La rapidez con la que las atribuciones a tales sistemas van demasiado lejos se puede ver también en la tecnología, por ejemplo cuando un modelo lingüístico sin barreras se declara consciente.

¿Para qué podría usarse?

Los investigadores involucrados mencionan dos direcciones. La primera se refiere a los fundamentos: si podemos entender por qué las mismas células a veces forman un renacuajo y otras veces un bulto móvil, la pregunta se acerca a cómo se pueden regenerar los tejidos de forma selectiva, por ejemplo después de una lesión. El segundo se refiere a aplicaciones para las que el metal y el plástico no son adecuados. Hablamos de pequeños ayudantes biodegradables que recogen microplásticos del agua o transportan principios activos porque se descomponen por sí solos una vez finalizado su trabajo. Ambos son sueños para el futuro, porque hasta ahora las estructuras se han movido sin control y sin propósito.

Una tercera categoría junto a los animales y las máquinas

La verdadera ventaja radica en mover un límite. Hasta ahora era válida una simple distinción: las máquinas se construyen, los seres vivos crecen. Aquí estás construyendo algo que está hecho de materia viva, que se mueve, reacciona a su entorno y produce descendencia de una manera que no se encuentra en ninguna biología. Al mismo tiempo, falta todo lo que constituye un organismo: ningún metabolismo más allá de los suministros, ninguna evolución, ninguna capacidad de sobrevivir fuera del laboratorio. La frontera entre los seres vivos y las máquinas resulta así menos una línea que una zona de transición en la que nadie ha permanecido todavía.

PNAS, Autorreplicación Cinemática en Organismos Reconfigurables; doi:10.1073/pnas.2112672118