Os chamados “xenobots” poderiam substituir os robôs tradicionais de metal ou plástico sem poluir o planeta, mas levantam várias questões éticas.
São xenobots, “máquinas vivas” com células-tronco de sapo em uma nova configuração projetada por um algoritmo de computador.
No laboratório de Michael Levin na Tufts University, as células podem esperar uma companhia incomum.
Máquinas vivas, os Frankensteins da era moderna
Aqui, os precursores da pele de rã aproximam-se de células que, noutra vida, poderiam ter ajudado o coração de um anfíbio a bater. Eles são perfeitos estranhos: entidades biológicas que, até então, não mantinham relações comerciais. No entanto, Levin e seus colegas descobriram que as células da pele e as células do coração podem ser unidas. Colocados lado a lado, eles se auto-organizarão em intrincados mosaicos tridimensionais de células de sapo que não são sapos.
Projetados por um algoritmo de computador e modelados cirurgicamente por mãos humanas, esses robôs vivos, híbridos de pele de coração do tamanho de um grão de areia, não se parecem com nada encontrado na natureza.
Mas as tarefas que realizam são estranhamente familiares: sem qualquer intervenção externa, podem movimentar-se em placas de Petri, empurrar objetos microscópicos para a frente e para trás e até “ajustar-se” após serem cortados.
Levin define (também com razão) estes grupos de células como “novas formas de vida”: não são nem organismos nem máquinas, mas talvez algo intermédio.
Chamados de “xenobots” em homenagem a Xenopus laevis, as rãs africanas das quais suas células são derivadas, têm um enorme potencial para revelar as regras que governam como os blocos de construção da vida são montados.
Com muitos ajustes adicionais, a tecnologia xenobot algum dia também poderia ser aproveitada para distribuir medicamentos pelo corpo, coletar contaminantes ambientais e muito mais. Levin e seus colegas escrevem hoje na revista Anais da Academia Nacional de Ciências. Ao contrário dos robôs tradicionais, os xenobots vivos e autocuráveis do futuro poderiam teoricamente realizar essas façanhas sem poluir o planeta e se consertar em caso de danos.
À medida que os plásticos e outros polímeros difíceis de degradar continuam a acumular-se no ambiente, “a abordagem incrivelmente inovadora” oferecido por xenobots “Pode ser muito importante para a sustentabilidade”ele diz Tara Deans, engenheiro biomédico e biólogo sintético da Universidade de Utah.
Mas os xenobots também levantam uma série de questões éticas
Talvez pareça um pouco apocalíptico, mas se as coisas piorarem, os humanos poderão precisar de proteção contra essas e outras formas de vida artificiais. “Quando você cria vida, você não tem uma boa ideia de que direção ela tomará”, diz Nita Farahany, que estuda as implicações éticas das novas tecnologias na Duke University. “Cada vez que tentamos explorar a vida”, diz ele, “devemos reconhecer que ela pode acabar mal”.
Nas últimas décadas, a humanidade fez avanços incríveis na robótica. As máquinas agora podem dominar jogos de tabuleiro difíceis e navegar em terrenos difíceis; eles podem dirigir-se como veículos autônomos e procurar sobreviventes após desastres. Mas mesmo nas suas configurações mais criativas, os metais e os plásticos simplesmente não se comparam às células.
Sistemas biológicos: muito mais avançados que robôs mecânicos
“Os sistemas biológicos são a inveja da robótica”ele diz Levin. “São adaptáveis, flexíveis, reparam-se sozinhos. Não há robôs no mundo que possam realmente fazer isso.”
É por isso que Levin e seus colegas decidiram fazer um. Junto com especialistas em robótica Sam Kriegman e Josh Bongard da Universidade de Vermont, pediu a um algoritmo de computador para projetar uma série de máquinas vivas, usando pele de sapo e células cardíacas como matéria-prima. O algoritmo foi treinado para otimizar cada xenobot para uma função básica diferente, como mover-se para frente e para trás ou manipular objetos.
Depois de testar diferentes configurações, o algoritmo seleciona os projetos digitais que considera mais adequados para a tarefa em questão. Os pesquisadores então tentam recriar esses designs no laboratório de Levin.
“As células gostam de estar juntas”
Mesmo depois de ser retirado de embriões de rã e esmagado em um disco cheio de líquido, a pele e as células do coração vão correr para se juntar. “As células adoram estar juntas”disse Levin. Ele é o microcirurgião que pegou os robôs vivos recém-nascidos e os esculpiu nas formas especificadas pelo computador.
Todos os ingredientes dos xenobots vêm de um sapo de verdade, mas não há nada de anfíbio nas formas finais que eles assumiram. Alguns se transformaram em formas desconexas. outros assumiram a forma de estruturas semelhantes a prismas ocos. Os robôs não tinham membros, esqueletos e sistema nervoso. Mas eles lidaram facilmente com as tarefas para as quais foram projetados.
Sem boca nem sistema digestivo, alimentam-se exclusivamente dos pedaços de gema embrionária com que foram “batidos”. É por isso que morrem cerca de uma semana depois, quando o líquido da cultura seca, diz Bongard. Mas ele e seus colegas acreditam que um dia os robôs poderão ser usados para administrar drogas em corpos humanos ou raspar placas nas artérias. Lançados no meio ambiente, eles poderiam monitorar toxinas ou varrer microplásticos dos oceanos.
A equipe já está experimentando diferentes tipos de células, para diferentes tipos de funções. Os xenobots também parecem ser capazes de criar novas versões de si próprios, colocando células individuais juntas até que comecem a se fundir, diz Levin. Eles também são resistentes: uma vez quebrados, os robôs simplesmente consertam seus ferimentos e continuam.
E agora os inevitáveis problemas e algumas dúvidas éticas
Muita coisa boa pode resultar dessa tecnologia, mas também é importante considerar os riscos potenciais. Também afirma isso Susan Anderson, filósofo e especialista em ética de máquinas na Universidade de Connecticut. Nas mãos erradas, o poder dos xenobots poderia facilmente ser explorado como arma biológica. Levaria venenos para o corpo das pessoas em vez de medicamentos.
Humanos já têm mexeu com as receitas da vida. Nos últimos anos, os bioengenheiros reprogramaram células para produzir drogas que salvam vidas, reduzir genomas a seus estados mais baixos e hibridizar animais com outros animais (ou com células humanas).
Mas as formas de vida multicelulares sintetizadas do zero ainda são poucas e distantes entre si. Além disso, por que muito do desenvolvimento biológico permanece um mistério. Os pesquisadores ainda não têm certeza, por exemplo, de como os tecidos, órgãos e apêndices se manifestam.
Estudar xenobots certamente poderia ajudar a decifrar esse código de desenvolvimento. Mas para chegar lá, os cientistas terão primeiro que experimentar. Dominar técnicas e tecnologias que não compreendem totalmente. A partir do algoritmo de aprendizado de máquina que projeta essas formas de vida.
Bongard e seus colegas reconhecem a delicadeza de seu trabalho. “o problema ético em torno deste tema não é trivial”diz o estudioso. Embora os pesquisadores ainda não tenham trazido bioeticistas para ver suas pesquisas, “É algo que teremos que fazer. É útil como parte da discussão sobre o que fazer com esta tecnologia."ele adiciona. Primeiro, entretanto, “Queríamos apenas mostrar que isso era possível.”