Sobre el autor

Joshua Sokol es un periodista científico independiente que publica frecuentemente en The New York Times, The Atlantic, Science Magazine y Quanta Magazine. Estudió las licenciaturas de literatura y astronomía en el Swarthmore College y después un máster en escritura científica en el MIT. Trabajó muchos años como analista de datos en el Telescopio Espacial Hubble antes de dedicarse al periodismo.

En un laboratorio de la Universidad de Tufts, un equipo de científicos está fusionando la biología molecular con la inteligencia artificial para crear pequeñas formas de vida. Estos diminutos organismos programables, llamados “xenobots”, carecen completamente de órganos o sistema nervioso, digestivo o sexual y son construidos con células vivas tomadas de un embrión de la rana africana Xenopus laevis (de ahí el nombre). Algunos están formados por 2 mil células vivas de rana, mientras otros pueden ser incluso más pequeños. La investigación fue publicada en un artículo científico en enero de este año.

Estos pequeños organismos programables pueden vivir cerca de una semana alimentándose de las “plaquetas de yema”(platelets of yolk) contenidas en cada una de las células, que normalmente funcionan como alimento para el desarrollo del embrión. Debido a que son construidos por células vivas, estos organismos pueden sanar después de ser heridos, incluso aún después de ser cortados a la mitad. Sin embargo, es su forma física, y no su información genética, lo que determina lo que harán estos organismos durante su vida.

Los xenobots vienen en muchas formas físicas que son diseñadas en simuladores computacionales, que usan “motores de física” (physics engine) similares a los utilizados en videojuegos. Algunos xenobots, por ejemplo, con un apéndice en forma de “barredora de nieve” en el frente pueden limpiar un plato de petri de partículas, las cuales dejan apiladas, en tan solo una noche. Otros xenobots se mueven utilizando una especie de extremidad y otros nadan, utilizando cilios cardiacos para propulsarse.

Lo que hace a los xenobots fascinantes y a la vez desconcertantes son sus implicaciones que se extienden de la investigación de inteligencia artificial hasta cuestiones fundamentales de biología y ética. Para algunos investigadores estamos ante una nueva disciplina de organismos sintéticos.

Mezclado con silicio

Los antecedentes de los xenobots pueden ser rastreados hasta 1994, cuando el artista de gráficas de computadora Karl Sims reveló un conjunto de criaturas virtuales a través de un video. Estas criaturas creadas por Sims existían en un mundo virtual que reproducía las características físicas del mundo real. Cada uno de estos seres tenían una tarea específica que realizar, como pelear con otra criatura por el control de un cubo. Podían, ademas, evolucionar con el tiempo.

Posteriormente, en el año 2000, las criaturas virtuales de este tipo dieron un primer paso al mundo material cuando el Dr. Hod Lipson, investigador en robótica, y su colega Jordan Pollack conectaron un algoritmo que podía desarrollar sus propias máquinas simples en plástico mediante una impresora 3D.

Si bien, gran parte de la investigación en inteligencia artificial ha sido inspirada por los sofisticados cerebros orgánicos, un conjunto de científicos ha permitido a sus robots simulados desarrollar mentes y cuerpos simples. Dentro de este grupo de investigadores se encontraban Sam Kriegman, un estudiante de posgrado que diseña robots en simulaciones de computadora en la Universidad de Vermont, y el Dr. Joshua Bongard, su asesor. Ambos trabajaban en un proyecto para la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés), del Departamento de Defensa, junto al equipo de biólogos de la universidad de Tufts, compuesto por el Dr. Blackiston, director del Center for Developmental and Regenerative Biology, y Michael Levin, que dirige el Allen Discovery Center.

La idea de los xenobots surgió durante un teleconferencia entre los dos equipos, en la cual Kriegman mostró un video de una sus creaciones virtuales y añadió que aun no existía la tecnología para fabricar algo así. Sin embargo, para el Dr. Blackiston la criatura parecía una simple aglomeración de células que se podía fabricar. Inmediatamente Blackiston empezó a trabajar en ello: primero virtió células de piel de un embrión de rana, que los investigadores usaban para ahuyentar patógenos, en un recipiente donde las células se pegaron nuevamente, luego cauterizó algunas partes del pequeño coágulo de células que se había formado para darle una forma similar a la del cuadrúpedo de Kriegman. El resultado era una escultura de piel viva del tamaño de un diminuto grano de sal. Dos semanas después mostró una foto de su creación al equipo de científicos informáticos de la Universidad de Vermont. Sorprendidos con los resultados, ambos laboratorios se dedicaron inmediatamente a trabajar en ello de tiempo completo.

La función sigue a la forma

Desde Vermont, Bongard y Kriegman desarrollaron mundos virtuales en los que se recompensan los comportamientos particulares de los coágulos de célula de rana. El caminar, por ejemplo. Primero, un algoritmo diseñó cuerpos de forma aleatoria, permitiendo que solo los mejores caminantes se "procrearan" en una nueva "generación virtual", y así sucesivamente, cada "generación" mejora los diseños. En otra simulación, destinada a encontrar diseños que pudieran cargar objetos, encontró que cuerpos similares a rosquillas con una cavidad central para contener cosas eran los más efectivos.

Después de correr por un día, el algoritmo produce formas corporales pre-programadas para ejecutar tareas iniciales. Luego, el resultado es transmitido al equipo del laboratorio en Tufts, donde el Dr. Levin y Dr. Blackiston tratan de esculpir los diseños en los pequeños coágulos, primero de células de piel exclusivamente, pero luego han incluido tejido cardiaco que se contrae y expande. Luego, el equipo de Tufts ofrece retroalimentación al equipo de Vermont antes de continuar a la siguiente ronda de simulaciones, que predicen lo que pasará en el plato de petri, y así sucesivamente.

Los investigadores destacan, tanto en el artículo científico como la cobertura mediática de este, las posibles aplicaciones futuras de esta tecnología entre las que destacan limpiar el océano de microplásticos, llevar medicamentos a tumores específicos y limpiar las paredes de nuestras arterias. Después de cumplir estas tareas, al terminar la energía disponible dentro de las células con las que están hechos, los xenobots se biodegradarían al interior de nuestras células. Pero, cualquiera que sea su propósito, su cuerpos serán diseñados mediante una simulación computarizada de la evolución real construida para favorecer la conducta adecuada en el ambiente que se tenga como objetivo.

Sin embargo, los investigadores no adelantaron una fecha para el desarrollo de estas posibles aplicaciones. Por el momento, el equipo realiza pruebas con 50 diseños sugeridos por la computadora a la semana. Sin embargo, se está considerando automatizar el proceso con impresoras 3D de células.

Si bien, los investigadores reconocen que sus descubrimientos borran la frontera entre lo que es una máquina y un ser vivo, aseguran que su investigación está bajo supervisión ética y consultan frecuentemente a un especialista del Instituto Wyss de Harvard. Por otra parte, consideran que preocuparse de los xenobots es absurdo cuando actualmente existen patógenos de diseño y naturales. El equipo planea dar continuidad al artículo científico ya publicado con una serie de artículos donde abordarán el comportamiento de estos organismos de diseño computacional y su comparación con el de los coágulos no diseñados.