17 febr 2020

Anar al contingut

AVANÇ EN LA INVESTIGACIÓ

Els primers robots biològics, vius i reprogramables ja són aquí

Un equip de científics anuncia la creació de la primera 'màquina biològica' a partir de cèl·lules animals

Valentina Raffio

La història que llegiran a continuació no és ni sobre robots ni sobre la manipulació de formes de vida en etapes incipients. Tampoc és sobre la gènesi de la vida artificial. És una mica més complicat que tot això. Es tracta de la creació d’un nou tipus de màquines vivents. Una vegada llançada una advertència sobre la complexitat d’aquest assoliment, a continuació hi ha la notícia. Un equip d’investigadors ha anunciat la creació d’unes minúscules «màquines completament biològiques», de tot just un mil·límetre, a partir de cèl·lules embrionàries de granota. És a dir, des de zero. «Es tracta d’un nou tipus d’artefacte: un organisme viu i programable», matisa Joshua Bongard, un dels investigadors responsables d’aquesta creació.

Estem, per tant, davant de la primera vegada que es crea un organisme artificial (o robot, perquè ens entenguem) a partir només de cèl·lules vives i reprogramades. Però això no és tot. L’assoliment, publicat aquest mateix dilluns a la revista científica ‘PNAS’, també respon a una de les grans preguntes de la biologia. Com les cèl·lules cooperen per construir cossos funcionals i de quina manera podem intervenir en aquest procés per construir al nostre aire un organisme que exerceixi una funció específica. Es tracta, per tant, d’un pas decisiu en l’intent de controlar les normes del joc de la biologia.

Per això, la comunitat científica acull amb emoció aquest nou èxit. Ricard Solé i Núria Montserrat, experts independents consultats per aquest diari, coincideixen a assenyalar que aquest assoliment marca un abans i un després en les investigacions sobre màquines vivents. «És una prova de concepte molt important i entenc l’entusiasme, però encara queda un llarg camí per recórrer abans que puguem mesurar les seves possibles aplicacions», estima Solé, investigador ICREA al Centre de Biologia Evolutiva (IBE, UPF-CSIC). «Han aconseguit una cosa revolucionària, que és generar estructures funcionals gràcies a la combinació de machine learning i programació biològica. Però la part més interessant d’aquesta investigació és que s’endinsa en preguntes que estan en l’aire des de fa més de cent anys com, per exemple, com les cèl·lules s’agrupen per crear estructures específiques i fer determinades funcions», afegeix Montserrat, investigació ICREA i cap de grup a l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC). «Estem davant d’un camp d’estudi disruptiu en el qual es treballa amb idees fora de l’establert», afegeix la investigadora.

Programant la vida

Per entendre el naixement (o la creació, segons com es miri) d’aquests «primers robots vivents» s’ha d’anar des del principi. L’experiment comença a les entranyes del superordinador Deep Green de la Universitat de Vermont. És allà on els investigadors, liderats per l’expert en robòtica evolutiva Sam Kriegman, van executar un algoritme per investigar, a partir d’una base de dades amb un centenar de cèl·lules digitalitzades, quina combinació d’elements podria donar lloc a una nova forma de vida que, a més, fos capaç d’executar tasques bàsiques pel seu propi compte. Les simulacions van revelar quins eren els dissenys més prometedors que haurien d’estudiar-se en un laboratori.

Ja en mans d’un equip de biòlegs de la Universitat de Tufts i amb la col·laboració del microcirurgià Douglas Blackiston, els investigadors van intentar que l’èxit aconseguit ’in silico’ també cobrés vida ’in vitro’. En aquesta segona etapa de l’experiment, es van recollir cèl·lules mare extretes a partir d’embrions de granotes africanes (Xenopus laevis). Aquestes, al seu torn, es van separar en unitats individuals i es van deixar covar. A continuació, amb l’ajuda de pinces i elèctrodes minúsculs, els experts es van disposar a tallar i enganxar les cèl·lules en les combinacions que havien prosperat al superordinador. I va ser allà on va sorgir la màgia. O, més ben dit, on la ciència va aconseguir ‘acoblar una nova forma de vida’.

Els investigadors recalquen que aquestes combinacions de cèl·lules creades al laboratori no existeixen a la natura. Per això, donada la seva arquitectura, poden considerar-se com a robots. O, en aquest cas, en honor a les granotes que van deixar els seus embrions a l’experiment, estaríem davant dels primers ‘xenorobots’ que prenen vida gràcies a la combinació de les normes introduïdes per la programació i una autoorganització espontània. La combinació de cèl·lules de la pell amb cèl·lules del múscul cardíac, per exemple, va donar lloc a un mil·limètric artefacte capaç de moure’s en línia recta i explorar el seu entorn durant dies. Altres dissenys, en canvi, van mostrar davant dels microscopis la seva capacitat de moure’s en cercles i empènyer alguns grànuls cap a un punt comú. 

Aplicacions futures

I, ara per ara, això és tot el que s’ha aconseguit. Però el que per a molts podria semblar una fita escarida, en un futur podria donar lloc a una infinitat d’aplicacions. Michael Levin, un dels investigadors responsables d’aquest estudi, explica que la futura evolució d’aquests ‘robots vivents’ tindrà «un impacte massiu en la biomedicina». A llarg termini, si s’aconsegueix desxifrar com instruir una cèl·lula perquè exerceixi una funció específica, els experts plantegen una revolució en l’àmbit de la medicina regenerativa. Es podria, per exemple, construir o regenerar parts del cos. «L’objectiu a llarg termini aquí és descobrir com els agents vius (cèl·lules) poden ser motivats per construir coses específiques, i com explotar la seva plasticitat i competència per fer coses que són massa difícils», argumenta Levin. Però, ara per ara, ja que és aviat per a l’entusiasme, els experts opten per bolcar el seu entusiasme en l’assoliment científic per si mateix i, a partir d’allà, continuar investigant.

Temes: Robots