Xenobots: robôs vivos baseados em células que podem se autorreplicar

Por Naveen Athrappully

Enxames de minúsculos robôs vivos descobriram a capacidade de se autorreplicar, ou seja, se reproduzir, por meio do processo de reunir células individuais e montá-las para formar novos organismos, por meio de um processo único não visto até agora em plantas ou animais, dizem os cientistas.

Os pesquisadores Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin e Josh Bongard da Tufts University, Harvard e da University of Vermont criaram as formas de vida, chamadas xenobots, em 2020, usando células-tronco retiradas do embrião da rã africana com garras, Xenopus laevis .

As células não especializadas que têm a capacidade de evoluir para diferentes tipos de células, são conhecidas como células-tronco. Os pesquisadores retiraram células-tronco vivas de embriões de rã e incubaram-nas sem manipular os genes para criar xenobôs.

Os xenobots não são tecnicamente robôs, que são comumente entendidos como construídos de matéria inorgânica, mas são nomeados como tal devido à sua capacidade de agir em nome dos humanos, de acordo com o pesquisador Bongard.

Essas formas de vida com células de sapo têm menos de um milímetro – 0,04 polegadas – de largura e, sob as condições certas de laboratório, foram observadas movendo-se em seus ambientes, trabalhando juntas em grupos e se auto curando. Os pesquisadores descobriram agora que as criaturas também podem se autorreplicar por meio de uma forma inteiramente nova de reprodução biológica.

“Eles encontram e combinam blocos de construção em autocópias. Aqui, mostramos que os grupos de células, se libertados de um organismo em desenvolvimento, podem encontrar e combinar células soltas em grupos que se parecem e se movem como eles, e que essa capacidade não precisa ser especificamente desenvolvida ou introduzida por manipulação genética ”, de acordo com o artigo de pesquisa.

Formação de Xenobots

Quando as células-tronco são colocadas em uma solução salina, elas se formam em aglomerados em forma de esfera de aproximadamente 3.000 células com cerca de meio milímetro de largura. Os aglomerados são então cobertos por cílios, estruturas semelhantes a pelos que ajudam os xenobôs a se moverem, impulsionando os pelos em um movimento semelhante ao de um remo, de acordo com o artigo.

Os aglomerados de xenobôs, quando colocados em placas com células-tronco dissociadas, trabalham juntos e reúnem as células soltas em pilhas, que então formam novos xenobôs, em um processo conhecido como auto replicação cinemática espontânea.

“Em suma, os progenitores criam descendentes, que então se tornam progenitores”, afirma o estudo.

Cada ciclo reprodutivo produz descendentes de xenobôs ligeiramente menores, eventualmente terminando em aglomerados com menos de 50 células que não podem nadar ou se replicar mais.

Eficiência máxima usando Inteligência Artificial

Os pesquisadores então usaram inteligência artificial e testaram bilhões de formas potenciais de xenobôs que maximizam a taxa de replicação. Eles descobriram que aglomerados em forma de C são mais eficazes na coleta de células soltas, pois a entrada coleta e move as células com mais facilidade.

Essa melhoria algorítmica resultou em xenobots em forma de Pac-Man reproduzindo quatro gerações, duas vezes mais do que xenobots em forma esférica.

“Ao manipular a forma dos pais, você pode fazer uma pá melhor para mover mais células”, disse Bongard à New Scientist.

De acordo com os pesquisadores, os xenobôs e seus mecanismos reprodutivos recém-descobertos podem ser utilizados de várias maneiras, por exemplo, reunindo microplásticos nos oceanos ou inspecionando sistemas de raízes.

Em relação às preocupações de auto replicação, os cientistas disseram que os experimentos foram regulamentados por especialistas em ética e os organismos vivos foram contidos no ambiente de laboratório.

“Se soubéssemos como dizer a coleções de células para fazer o que queríamos que fizessem, isso seria medicina regenerativa – essa é a solução para lesões traumáticas, defeitos de nascença, câncer e envelhecimento”, escreveu Levin em um relatório da Universidade de Vermont.

“Todos esses diferentes problemas estão aqui porque não sabemos como prever e controlar quais grupos de células vão construir. Os Xenobots são uma nova plataforma para nos ensinar. ”

 

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