xenobot


Los xenobots , llamados así por la rana con garras africana ( Xenopus laevis ), [1] [2] son formas de vida sintéticas diseñadas por computadoras para realizar alguna función deseada y construidas mediante la combinación de diferentes tejidos biológicos. [3] [4] [5] [6] [7] [1] Si los xenobots son robots, organismos o algo completamente diferente sigue siendo un tema de debate entre los científicos.

Los primeros xenobots fueron construidos por Douglas Blackiston de acuerdo con planos generados por un programa de IA , que fue desarrollado por Sam Kriegman . [4]

Los xenobots construidos hasta la fecha tienen menos de 1 milímetro (0,039 pulgadas) de ancho y están compuestos de solo dos cosas: células de la piel y células del músculo cardíaco , las cuales se derivan de células madre recolectadas de embriones de rana tempranos ( etapa de blástula ). [8] Las células de la piel brindan un soporte rígido y las células del corazón actúan como pequeños motores, contrayéndose y expandiéndose en volumen para impulsar al xenobot hacia adelante. La forma del cuerpo de un xenobot y su distribución de células de la piel y del corazón se diseñan automáticamente en simulación para realizar una tarea específica mediante un proceso de prueba y error (un algoritmo evolutivo). Los xenobots han sido diseñados para caminar, nadar, empujar gránulos, transportar cargas útiles y trabajar juntos en un enjambre para agregar desechos esparcidos por la superficie de su plato en pilas ordenadas. Pueden sobrevivir durante semanas sin comida y curarse después de las laceraciones. [3]

Se han incorporado otros tipos de motores y sensores a los xenobots. En lugar de músculo cardíaco, los xenobots pueden desarrollar parches de cilios y usarlos como pequeños remos para nadar. [9] Sin embargo, la locomoción de xenobot impulsada por cilios es actualmente menos controlable que la locomoción de xenobot impulsada por corazón. [10] También se puede introducir una molécula de ARN en los xenobots para darles memoria molecular: si se exponen a un tipo específico de luz durante el comportamiento, brillarán con un color preespecificado cuando se vean bajo un microscopio de fluorescencia . [10]

Los xenobots también pueden autorreplicarse. Los xenobots pueden reunir células sueltas en su entorno y convertirlas en nuevos xenobots con la misma capacidad. [11] [12] [13]

Actualmente, los xenobots se utilizan principalmente como una herramienta científica para comprender cómo cooperan las células para construir cuerpos complejos durante la morfogénesis . [1] Sin embargo, el comportamiento y la biocompatibilidad de los xenobots actuales sugieren varias aplicaciones potenciales a las que podrían destinarse en el futuro.


Los métodos de IA diseñan automáticamente diversas formas de vida candidatas en simulación (fila superior) para realizar alguna función deseada, y luego se crean diseños transferibles utilizando un conjunto de herramientas de construcción basado en células para realizar sistemas vivos (fila inferior) con los comportamientos previstos.
Un xenobot cuadrúpedo alto
El organismo fabricado justo arriba tiene capas de músculo cardíaco (ahora rojo brillante). AI determinó la forma general del organismo, así como la ubicación de su músculo, para producir el movimiento hacia adelante.
Un organismo fabricado con dos extremidades traseras musculosas fue la configuración más robusta pero estable y energéticamente eficiente de tejidos pasivos (epidermis; verde) y contráctiles (cardiacos; rojo) encontrados por el algoritmo de diseño computacional.