Cientistas criam “máquinas viventes” com células animais

Quatro jovens cientistas norte-americanos criaram pela primeira vez “máquinas viventes”, elaboradas com células animais e capazes de realizar tarefas muito simples. Os pesquisadores, financiados pelo Departamento de Defesa dos EUA, acreditam que seus “organismos reprogramáveis” podem servir em um futuro ainda muito distante para aplicações médicas —como a detecção de tumores, a eliminação da placa das artérias e a distribuição inteligente de fármacos dentro do corpo humano— e até para operações de restauração ambiental de lugares contaminados.

Os autores das máquinas viventes são dois biólogos, Michael Levin e Douglas Blackiston, e dois especialistas em robótica, Josh Bongard e Sam Kriegman. Os pesquisadores utilizaram como matéria-prima dois tipos de células de rã-de-unhas-africana: as células de seu coração (contráteis) e as de sua pele (mais passivas). Durante meses, os cientistas usaram um supercomputador para simular milhares de agregados celulares de diferentes formas e tentar prever seu comportamento. Os modelos mais promissores foram feitos. O principal resultado é uma máquina biológica de meio milímetro, com poucas centenas de células, capaz de se mover em uma direção determinada pelos cientistas.

“Parece que esses biobots são uma terceira classe de matéria animada: não são robôs e não são, estritamente, organismos. Acho que esses biobots obrigarão os biólogos e os filósofos a repensar nossas definições da vida e do que é uma máquina. No futuro, os organismos projetados por computador deveriam ter os mesmos direitos que as pessoas e os animais evoluídos naturalmente?”, se pergunta Josh Bongard, da Universidade de Vermont.

Michael Levin reconhece que suas criaturas suscitam muitas perguntas. Os biobots são formados por células de rã, mas não têm forma de rã e não agem como rã. O biólogo acha que esses novos organismos servirão para entender grandes regras da vida até agora invisíveis. Explica com um exemplo: nenhuma formiga tem o plano do futuro formigueiro, mas todas cooperam para fazer um. Como seria preciso modificar geneticamente as formigas para que construíssem um formigueiro com duas entradas no lugar de uma? Os cientistas não fazem ideia.

“A grande pergunta aqui é: como as células cooperam para construir corpos complexos e funcionais? Como sabem o que precisam construir? Que sinais trocam entre elas?”, reflete Levin, da Universidade Tufts, perto de Boston. “Quando descobrirmos como incitar as células a construir estruturas específicas, não só teremos um impacto enorme na medicina regenerativa —construindo partes do corpo e induzindo sua regeneração—, como poderemos utilizar esses mesmo princípios para melhorar a robótica, os sistemas de comunicação e, talvez, as plataformas de inteligência artificial”, calcula Levin.

É difícil saber agora se essa tecnologia pode ter consequências não desejadas e como alguém pode abusar delas

Josh Bongard, pesquisador

Seus biobots, elaborados com centenas de células de rã, são somente um teste de conceito. “Mostramos um modelo escalável para criar novas formas de vida funcionais”, dizem os autores em sua pesquisa, publicada na segunda-feira na revista especializada PNAS. “Se conseguirmos automatizar a fabricação dos modelos por computador, poderemos conceber enormes enxames de biobots. E eles poderiam até mesmo ser capazes de se juntar em tamanhos cada vez maiores. Poderemos ter biomáquinas enormes no futuro”, coloca como hipótese Bongard. Sua equipe já fez simulações de até 270.000 células. Um corpo humano tem 30 trilhões.

Os autores projetam um futuro em que seriam feitos “sistemas vivos na medida para uma ampla gama de funções”. Em seu laboratório já criaram um biobot com um buraco no centro que, de acordo com os cientistas, poderia ser utilizado como um bolso para transportar e neutralizar substâncias tóxicas. As simulações do supercomputador também preveem que, se várias dessas máquinas se juntarem, podem se mover espontaneamente em círculos, empurrando o que encontrassem em sua passagem a um ponto central. “Talvez, no futuro, poderiam ser liberados no oceano grandes enxames de biobots, para que reunissem os microplásticos em grandes cúmulos que pudessem ser recolhidos por barcos. Por fim, como os biobots são 100% biodegradáveis, se transformariam em alimento para a vida marinha”, diz Bongard.

“Outros enxames poderiam encontrar pequenas quantidades de metais pesados em solos contaminados. E, se for possível fazê-los de um tamanho suficientemente pequeno, os biobots poderiam flutuar no ar e recolher partículas poluidoras”, afirma o especialista em robótica.

O biólogo e físico Ricard Solé aplaude o novo trabalho, “estimulante e inovador”, mas frisa que algumas das aplicações imaginadas pelos autores “ainda estão a anos-luz”. Solé, da Universidade Pompeu Fabra de Barcelona, é especialista em sistemas complexos, como a inteligência coletiva das formigas. “A equipe de Levin deu um salto importante em biologia sintética, mas esses microrganismos precisarão de sensores para poder fazer coisas complexas. Acrescentar esses sensores será o salto qualitativo que será preciso dar no futuro”, diz Solé.

A química Berta Esteban Fernández de Ávila está há cinco anos na Universidade da Califórnia em San Diego desenvolvendo microrrobôs, às vezes combinando-os com células vivas, como espermatozoides. Ela acredita que a estratégia da equipe de Levin tem “enormes possibilidades”, principalmente em aplicações como a microcirurgia dentro do corpo humano. “Independentemente da toxicidade das células, seria necessário assegurar uma maneira de desativá-las após realizar a função desejada. Nós, por exemplo, às vezes aplicamos microrrobôs no estômago e aproveitamos a acidez do próprio fluido gástrico para desativá-los”, alerta a pesquisadora.

Levin diz que seus biobots não se multiplicam. “Basicamente, ficam como estão se se dissolvem em uma semana”, afirma. Sua pesquisa, entretanto, coloca a possibilidade de acrescentar às células a capacidade de se reproduzir. “Seria um caminho arriscado. Mas pode terminar sendo uma das melhores vias para abordar os importantes desafios ecológicos criados pela mudança climática”, diz Bongard.

“É difícil saber agora se essa tecnologia pode ter consequências não desejadas e como alguém pode abusar dela. Mas acreditamos que, se essa tecnologia amadurecer, poderíamos precisar de uma regulamentação. Já está acontecendo com a inteligência artificial e com a robótica, que durante muito tempo ficaram sem uma normativa”, finaliza Bongard.