Lo primeros robots biológicos ni son seres vivos ni curan enfermedades: la fiebre del Biobot

Por desgracia, no suele ocurrir que un descubrimiento científico se vuelva viral. No importa lo impresionante y revelador que sea, necesita un golpe de suerte, estar en el momento adecuado en el lugar correcto. Cuando ambas cosas se juntan las redes tiemblan y se despierta una nueva fiebre. Este enero ha sido el turno de los Biobots, a los que es frecuente referirse como “robots vivos”, “máquinas vivientes” o “vida artificial”. Nos han hablado sobre cómo estos pequeños robots biológicos han llegado para salvarnos de una gran variedad de males, tanto sanitarios como ecológicos, y la noticia se ha extendido como la pólvora. Sin embargo, no es cierto, ni hemos creado vida artificial ni estos “robots” están vivos. Y si me apuras, ni siquiera se llaman Biobots, sino “organismos reconfigurables” o en todo caso “xenobots”. Pero lo más sorprendente no es que toda la información sea errónea, sino que, a pesar de ella, los Biobots sí que son algo revolucionario.

Normalmente, suele decirse que: unos científicos han programado informáticamente células de una rana para cambiar su forma y comportamiento a voluntad. Alterando su propia esencia para que “caminen”, muevan objetos e incluso cooperen entre ellas. Con estas afirmaciones es normal que la noticia haya arrasado en Internet, pero la realidad es distinta, sorprendente, pero de un modo bastante diferente.

Para entenderlo tenemos que darnos cuenta de que ya hace mucho que ciencia y tecnología van de la mano. No siempre ha sido así, pero en nuestro tiempo lo que una descubre termina beneficiando a la otra y viceversa. Campos tan dispares como la biología y la informática se han tendido la mano y han empezado a caminar juntos abriendo todo un futuro de posibilidades. La potencia de los ordenadores nos permite simular cómo se comportan algunas manadas de animales, la actividad de nuestro cerebro o incluso la interacción de una célula con su entorno. Como si fuera un videojuego hiperrealista, podemos programar las cualidades más importantes de nuestro sistema, su tamaño, forma e incluso cómo responde a los estímulos. Es lo que llamamos un experimento in silico, una técnica que no solo abarata costes, sino que promete ser una forma de reducir el uso de animales en algunas investigaciones.

Volviendo de Mátrix

Como si se tratara de Matrix, los científicos pueden crear representaciones virtuales que se comportan casi como los modelo originales, eso sí: casi. La cantidad de procesos que ocurren en una célula son inconmensurables y no los conocemos todos. Las simulaciones no dejan de ser aproximaciones y, por lo tanto, falibles. De hecho, uno de los mayores retos es pasar del in silico a la vida real. Hacer que lo que funciona en la simulación por ordenador siga haciéndolo cuando se replique in vivo no es trivial, y esa es la clave de los Biobots. Haber sido capaces de aunar herramientas bien conocidas del machine learning, con métodos que ya conocíamos en el campo de la biología sintética.

Lo que realmente ha ocurrido es que, los investigadores, han simulado informáticamente cómo se comportaría un grupo de células, algunas de ellas capaces de contraerse y otras simplemente pasivas. Para ello simplificaron el grupo de células a un cubo compuesto a su vez de cubos más pequeños, algo similar a un cubo de Rubik, solo que con muchas más piezas y menos colores. Cada cubo podía representar una célula contráctil, una pasiva o simplemente la ausencia de células, la nada. Las combinaciones eran tantas que probarlas todas era imposible, incluso para un ordenador. Por suerte, la solución estaba en unos famosos algoritmos que funcionan, en cierto modo, como si de la evolución se tratase.

Simulando la evolución

Se llaman algoritmos evolutivos, y su funcionamiento es engañosamente sencillo. Rudimentariamente podríamos decir que consisten en tomar un sistema, como en este caso un cubo de células colocadas aleatoriamente, y aplicar sobre ellas una serie de cambios azarosos, como si de mutaciones se tratara. Ahora tenemos varios cubos grandes parecidos al inicial, aunque con ligeras diferencias: una célula contráctil más por aquí o una pasiva por allá. El siguiente paso es que el ordenador simule muchas configuraciones tratando de desempeñar la tarea que nos interesa, por ejemplo: avanzar.

Las “mutaciones” harán que, por puro azar, algunos conjuntos de células se desplacen mejor que otros, contrayéndose de una forma más eficiente. Y aquí vuelve a entrar la analogía evolutiva, porque las configuraciones de células que mejor lo hayan hecho serán las que sobrevivan, volviendo a mutar para dar lugar a una nueva generación. El proceso puede repetirse tantas veces como queramos hasta que una de las descendientes triunfe, haga lo que queremos (o casi). Pero ojo, no hay voluntad en la máquina, aprende, pero igual que la evolución avanza ciegamente, afinándose de forma mecánica en base al éxito de sus intentos.

A veces se introducen configuraciones nuevas, creadas aleatoriamente desde cero, para que compitan con las nuevas generaciones para así explorar soluciones completamente diferentes. Los productos de estos algoritmos tienen implicaciones en tecnología, economía e incluso arquitectura. Sin embargo, estamos hablando de células, de un sistema biológico y, como hemos dicho, no es tan fácil de modelizar o extrapolar a la realidad como si quisiéramos simular el ala de un nuevo avión. Así que, xº¿cómo han conseguido los Biobots romper esa barrera entre lo digital y lo tangible?

Poco a poco

Una de las claves estuvo en que, en lugar de llevar la simulación hasta el final y tratar de construir el Biobot definitivo, hicieron pruebas intermedias. La idea era materializar algunos modelos en cuanto empezaran a funcionar in silico. De ese modo, podrían valorar, no solo cómo de bien funcionaban en la realidad, sino en qué consistían las diferencias entre la máquina y el tejido. Teniéndolo en cuenta, estuvieron a tiempo de poner algunas restricciones a la simulación. Uno de los criterios, por ejemplo, fue la manufacturabilidad, esto es, que los cubitos vacíos no formaran huecos demasiado abruptos, con concavidades extremas que no podrían ser bien representadas en la realidad. La escalabilidad también fue importante, necesitaban que los modelos tuvieran suficientes células pasivas como para poderlas sustituir en un futuro por otras configuraciones con funciones totalmente nuevas.

La otra gran clave fue escoger una buena materia prima, y en este caso la encontraron en células de rana. Por algún motivo experimentar con ranas tiene cierto aire de ciencia ficción, como en el clásico Jurassic Park. En concreto tomaron células de embriones de Xenopus laevis por dos buenos motivos. En primer lugar, porque sus células embrionarias son especialmente grandes, haciéndolas algo más fáciles de manipular. Y en segundo lugar, tomaron células embrionarias porque son células madre pluripotenciales, más “influenciables” de lo normal, ya que todavía pueden convertirse en una gran cantidad de tejidos diferentes.

¡Bisturí!

Las células fueron recolectadas de embriones, separadas e incubadas en pequeños conjuntos que terminaron reunificándose. Ahora tocaba esculpirlas, darles forma, y la técnica es mucho menos sofisticada de lo que podemos imaginar. Consiste en microcirugía: un fórceps, un bisturí y un cauterizador que sellan los cortes. Fue como tallar una figura de madera, solo que de menos de un milímetro de diámetro. La idea era dejar todo un armazón que fuera a representar a las células pasivas de la simulación, para luego, cubrirla en las zonas adecuadas con otro tipo de células capaces de contraerse: células cardíacas.

No todos nuestros músculos son iguales, y las células que componen el del corazón son especiales. Por un lado, son capaces de contraerse espontáneamente, sin necesitar un estímulo externo, como los músculos de nuestros bíceps, por ejemplo. Por otro lado, conducen de maravilla esa contracción, haciendo que, como una ola, el impulso eléctrico pase de unos a otros, latiendo rítmicamente. Era el músculo perfecto para imprimir un movimiento coordinado a los Biobots.

Tras repetir varias veces el procedimiento, los Biobots ya eran una realidad, podían desplazarse, y no por pura casualidad, sino exactamente como la simulación esperaba. De hecho, los propios investigadores decidieron poner a uno, dejándolo boca abajo para comprobar si el movimiento se debía a algo que no fueran las contracciones de sus extrañas “patitias”. Y ahora que al fin sabemos realmente qué son los dichosos Biobots. ¿Acaso valen para algo?

Funcionan, que ya es bastante

En primer lugar, cabe decir que la ciencia casi siempre termina sirviendo para algo. Los conocimientos más abstractos han acabado aplicándose a nuestro día a día con total naturalidad. Muchas veces solo hace falta tiempo para que esa aplicación se encuentre. En todo caso, la ciencia vale más de lo que valen sus aplicaciones. El conocimiento en sí mismo tiene valor y lo que se ha conseguido con los Biobots es un logro, independientemente de lo que pueda hacerse con ellos.

Sin embargo, las publicaciones científicas y los titulares en los medios de comunicación necesitan saciar la sed de aplicabilidad que tiene el público, forzando bondades que, a veces, son pura especulación. Por mucho que hayamos oído, los Bibots no están ni siquiera cerca de ser útiles. Es cierto que los investigadores han conseguido que se muevan, que empujen objetos e incluso que “se organicen” para amontonar polvillo en un mismo lugar, pero se trata de movimientos mucho menos organizados de lo que pensamos.

Cuando decimos que se mueven queremos decir que avanzan sin importar lo que ocurra en su entorno, siguiendo siempre el mismo camino, ya sea en línea recta o en círculos. Su capacidad para mover objetos no es más que la consecuencia de eso, avanzar a pesar de los obstáculos, que, si son suficientemente pequeños, terminarán empujándolos. La posibilidad de que transporten fármacos es por ahora ciencia ficción y se basa en que, durante las simulaciones, aparecieron Biobots con forma de rosquilla, porque, de ese modo, ofrecían menos resistencia al agua. Y claro, cuando se ha dicho que interactúan lo que realmente estaba ocurriendo es que comparten un espacio y tienden a apelotonarse, pero no de forma dirigida, sino por puras leyes de la física. Todo lo demás ha sido ensoñación.

Promesas rotas

Por supuesto, estamos todavía más lejos de poder utilizarlos para desatascar vasos obstruidos por placas de colesterol, por lo que prometerlo es un tanto irresponsable. Las promesas infundadas han generado expectativas sobre un presente donde los coches ya deberían de estar volando y la fusión fría alimentando a medio mundo. La ciencia nunca prometió esas cosas, nunca fueron esperables a corto plazo. Sin embargo, la cultura popular ha hecho que mucha gente lo crea y juzgue el progreso científico de forma demasiado dura, viéndolo como un cúmulo de promesas rotas.

Sin embargo, hay una afirmación todavía más llamativa que hemos dejado para el final. Algo que hace que esta fantástica investigación parezca lo que no es y siembre el miedo y las expectativas por partes iguales: decir que son seres vivos. Hay que entender que la diferencia entre estar vivo y ser un ser o un organismo vivo es enorme. Una célula está viva, y, por lo tanto, las células embrionarias de rana que conforman a los Biobots también lo están, solo que ordenadas de otro modo. Del mismo modo, nuestro hígado o nuestro páncreas también están vivos, incluso el rabo cortado de una lagartija sigue vivo durante un tiempo, convulsionando, pero vivo. Sin embargo, no se nos ocurriría decir que la cola de un lagarto, nuestro hígado o los glóbulos rojos de nuestra sangre son un organismo vivo.

Es verdad que el propio concepto de vida trae de cabeza a científicos y filósofos, pero por mucho que cueste establecer sus fronteras hay cosas que sí están claras, y los Biobots no cumplen los criterios necesarios para considerarse un ser vivo. Ni se reproducen, ni responden al medio, de hecho, ni siquiera se nutren. Sobreviven con lo puesto en un declive constante hasta que, en cuestión de unos días, mueren. Los virus cumplen muchos más criterios para estar vivos y, sin embargo, el consenso científico considera que no lo son, porque dependen de las células para realizar sus funciones más básicas.

En resumen, que no hemos creado robots vivientes, no son máquinas inteligentes y mucho menos seres vivos. Son un avance interesantísimo y, esperemos, que crucial en la biomedicina. Algo que de por sí ha revolucionado la biología computacional tal como la entendíamos y que podría abrir las puertas a todo un mundo de posibilidades, y eso debería de ser más que suficiente.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los Biobots están vivos, pero en ningún caso son un organismo vivo.
• Las aplicaciones biomédicas de los Biobots son pura especulación. Son viables, pero es tremendamente pronto como para poder prometer nada.
• Aunque se consideran robots blandos, los Biobots no tienen parte cibernética, no son ciborgs. La implicación de la informática se limitó a su diseño y no constituye físicamente una parte de ellos.

REFERENCIAS (MLA):

• Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin, and Josh Bongard “A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms” PNAS. 2019.