Xenobot, criou as primeiras "máquinas vivas" com células-tronco de sapo.

Os chamados "xenobots" poderiam substituir os robôs tradicionais de metal ou plástico sem poluir o planeta, mas levantam várias questões éticas.

Eles são xenobots, "máquinas vivas" contendo 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 se aproximam de células que, em outra vida, poderiam ter ajudado o batimento cardíaco de um anfíbio. Eles são perfeitos estranhos: entidades biológicas que, até então, não mantinham relações comerciais. Ainda assim, Levin e seus colegas descobriram que as células da pele e as células do coração podem ser empurradas para a coalescência. Lado a lado, eles se auto-organizarão em intrincados mosaicos tridimensionais de células de sapos 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 eles executam são estranhamente familiares: sem nenhuma entrada externa, eles podem se mover em placas de Petri, empurrar objetos microscópicos para frente e para trás e até mesmo "ajustar" após serem cortados.

Levin (também com razão) define esses grupos de células como "novas formas de vida": elas não são nem organismos nem máquinas, mas talvez algo intermediário.

Chamado de "xenobot" em homenagem ao 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 de difícil degradação continuam a se acumular no meio 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 derem errado, os humanos podem precisar de proteção contra essas e outras formas de vida artificiais. "Quando você cria a vida, você não tem uma boa ideia de qual direção ela vai tomar", diz Nita Farahany, que estuda as implicações éticas das novas tecnologias na Duke University. "Sempre que tentamos explorar a vida", diz ele, "devemos reconhecer que ela também pode acabar mal".

Nas últimas décadas, a humanidade fez um progresso incrível 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 de desastres. Mas mesmo em suas configurações mais criativas, metais e plásticos simplesmente não conseguem corresponder às células.

Sistemas biológicos: muito mais avançados que robôs mecânicos

"Os sistemas biológicos são a inveja da robótica"ele diz Levin. "Eles são adaptáveis, flexíveis, eles se consertam 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 rã e células cardíacas como matéria-prima. O algoritmo foi treinado para otimizar cada xenobot para uma função básica diferente, como mover para frente e para trás ou manipular objetos.

Depois de testar diferentes configurações, o algoritmo seleciona os projetos digitais que considera mais adequados à 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 autêntico, mas não há nada de anfíbio nas formas finais que eles tomaram. 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 "chicotados". É por isso que eles morrem após cerca de uma semana quando o fluido de cultura seca, diz Bongard. Mas ele e seus colegas acham que os robôs podem um dia ser usados ​​para transportar drogas para o corpo humano ou para raspar a placa das artérias. Liberados no meio ambiente, eles podem monitorar toxinas ou eliminar 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 problemas inevitáveis ​​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 da máquina da Universidade de Connecticut. Nas mãos erradas, o poder dos xenobots pode ser facilmente aproveitado como uma arma biológica. Levaria venenos em vez de remédios para os corpos das pessoas.

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 eles não entendem completamente. Começando com o 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 desta questão 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 no âmbito da discussão sobre o que fazer com esta tecnologia"ele adiciona. Primeiro, entretanto, "só queríamos mostrar que isso era possível".

Bom. É possível. A era das máquinas vivas começa.