Dr. José Manuel Nieto Jalil
Director del Departamento Regional de Ciencias en la Región Centro-Sur Tecnológico de Monterrey Campus Puebla
El futuro de la ciencia va de la mano con la tecnología, en el nombre de los avances y mejoras en los sistemas biológicos e informáticos, que cada vez más se juntan para dar lugar a ciencias y aplicaciones que tiempo atrás habrían parecido de fantasía.
Hace aproximadamente 12 años, científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) y las Universidades de Columbia y Arizona en Estados Unidos publicaron en la revista Science la creación y la programación de robots moleculares, en cuyos componentes se insertó ADN con la capacidad de caminar por una superficie, coger la carga que se le indica y soltarla en otro sitio designado, es decir, hacer tareas complejas a una escala microscópica.
Estos robots de ADN tienen varios bloques que pueden ser modificados para hacer tareas específicas. Los investigadores explicaron, en aquella ocasión, que estos nanobots están destinados, en apenas unos años, a revolucionar por completo una multitud de áreas, desde la ingeniería industrial a la medicina.
Estos ingenios constituyen un paso decisivo hacia la construcción de legiones de microrrobots de ADN capaces de fabricar, en potencia, cualquier clase de dispositivo, tanto eléctrico como mecánico y poder diseñar y fabricar nuevos materiales que hasta ahora sólo estaban en la imaginación de los científicos, ellos podrán reparar o reconstruir materiales orgánicos o inorgánicos por lo que podrían reconstruirse a sí mismos, o decidir si la célula que tienen enfrente es cancerosa y debe por tanto ser destruida. Las aplicaciones para esta clase de máquinas de ADN son infinitas y abarcan una gran multitud de campos. Todo depende de la programación que incorporen.
Los investigadores plantearon la posibilidad de que estos nanobots podrían utilizarse para construir auténticas factorías de compuestos químicos, liberar medicamentos sólo cuando hay una señal concreta en el torrente sanguíneo o ayudar a reciclar ciertas moléculas dentro de las células, proceso que tendrá utilidad en varias enfermedades.
Unos 10 años después, en enero de 2020, un equipo de investigadores de las universidades de Vermont y Tufts de Estados Unidos anunciaba que había conseguido crear un robot viviente, para ello los investigadores emplearon células madre de embriones de ranas para crear una forma de vida completamente nueva. El resultado fue unas pequeñas máquinas vivas de apenas unos milímetros de longitud capaces de moverse, organizarse en enjambres, autocurarse e incluso tener cierta memoria.
Sus responsables los bautizaron como xenobots, por Xenopus laevis (la especie de anfibio africano de la que han obtenido el material genético).
El diseño de los xenobots fue creado en una supercomputadora en la universidad de Vermont. El algoritmo programado creó miles de diseños posibles con el objetivo que pudieran diferentes tareas definidas por los científicos, como la locomoción en una dirección. A medida que los programas se ejecutaban, impulsados por reglas básicas sobre lo que pueden hacer las células cardíacas y de la piel de la rana, los organismos simulados más exitosos se mantuvieron y refinaron, mientras que los diseños fallidos se descartaron.
Después de 100 ejecuciones independientes del algoritmo, se seleccionaron los diseños más prometedores para la prueba. Primero recolectaron células madre, cosechadas de los embriones de las ranas africanas. Estas se separaron en células individuales. Después, usando unas pinzas diminutas y un electrodo aún más pequeño, las células se cortaron y unieron bajo un microscopio simulando los diseños del ordenador.
Ensambladas en formas corporales nunca vistas en la naturaleza, las células comenzaron a trabajar juntas. Las de la piel formaron una arquitectura más pasiva, mientras que las del músculo cardíaco se pusieron a trabajar creando un movimiento hacia adelante ordenado, según lo guiado por el diseño de la computadora, y ayudado por patrones espontáneos de autoorganización, lo que permitió que los robots se movieran por sí mismos.
Finalmente, los investigadores han dado un paso más al asegurar que los xenobots son capaces de crear copias de sí mismos. Las conclusiones fueron publicadas en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Su trabajo consistió el hacer uso del algoritmo en la cual programaron el mismo para encontrar una opción biológica en la que esos nuevos seres se movieran de la forma que predecía el programa. Tras semanas buscando la mejor configuración, ensamblando distintos tipos de cientos de células simuladas, la super computadora llegó a la combinación adecuada: células del corazón y de la piel, ensambladas de una forma específica.
Las células del corazón actuaban a modo de motor de la vida y las células de la piel se encargaban de darle forma, una estructura, al cuerpo del xenobot. La tendencia de las células a unirse hizo el resto del trabajo. Los xenobots se movían tal y como había predicho el ordenador y con una ventaja impresionante, después de terminar su trabajo, unos días después, quedan convertidos en células muertas de piel, totalmente biodegradables. Pero los modelos se fueron refinando aún más.
Trabajos posteriores permitieron la creación de una segunda generación de xenobots que se recuperaba de una lesión en apenas unos minutos, incluso cuando casi eran cortados por la mitad. Finalmente, y lo más destacado, es que lograron obtener xenobots con capacidad de tener memoria.
En cuanto a las aplicaciones de estos pequeños xenobots, el equipo afirma que podrían usarse para adherirse a cables y cerrar posibles fugas o daños en circuitos; incluso, ser el futuro de la biomedicina; adicionalmente, por ser biodegradables y biocompatibles con capacidad de sobrevivir en agua dulce, podrían usarse para recolectar microplásticos de vías fluviales, inspeccionar sistemas de raíces en granjas hidropónicas, limpiar sistemas de filtración de agua obstruidos o sistemas de alcantarillado.
A largo plazo, pueden hacer un trabajo útil dentro del cuerpo humano, si podemos aprender a fabricar biobots a partir de células humanas. Finalmente, con el desarrollo de este ser vivo por medio de la inteligencia artificial, se están abriendo las puertas a la investigación científica y médica en aspectos como incrementar los periodos de juventud y longevidad de los seres vivos, mejorando de esta manera su salud.
Los resultados resultan alentadores, sin embargo, algunos científicos han alertado del riesgo que supondría que en el futuro estas nanomáquinas comenzaran a replicarse por sí solas y se convirtieran en un virus, capaz de devorar la materia de la vida y de la Tierra. Este es el escenario propuesto en la hipótesis de la plaga gris (grey goo, en inglés) se refiere a un hipotético del fin del mundo.
No obstante, antes esa posibilidad remota, desde 2004, la Royal Society publicó un amplio informe sobre los riesgos sociales y ambientales de la nanotecnología y concluyó que los supuestos riesgos de la plaga gris eran tan lejanos en el tiempo que no había necesidad de preocuparse por ellos, primero debemos enfrentarnos a otros problemas inmediatos, antes de que se alcance el nivel tecnológico suficiente como para tener que preocuparse por una grey goo.
