Forschung
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Xenobot

Künstlich erzeugt, aber lebend: Xenobot. Bild: Sam Kriegman, UVM

Xenobots – Forscher bauen erstmals lebende Mini-Roboter



US-Wissenschaftlern ist es nach eigenem Bekunden gelungen, völlig neue Lebensformen zu kreieren: Xenobots – lebende, programmierbare Organismen. Es handle sich weder um traditionelle Roboter noch um eine bekannte Tierart, «sondern um neuartige lebende Maschinen», sagte einer der Wissenschaftler, Joshua Bongard von der Universität von Vermont. Und Michael Levin, Direktor des Allen Discovery Center an der Tufts Universität im US-Staat Massachusetts, schwärmte: «Das sind völlig neue Lebensformen. Sie haben noch nie auf der Erde existiert. Es sind lebende, programmierbare Organismen.»

Die Forscher, die ihre Ergebnisse im Fachblatt «Pnas» veröffentlichten, entwarfen diese neuen, weniger als einen Millimeter grossen Organismen zuerst mithilfe eines Supercomputers; danach wurden sie von Biologen an der Tufts University aus Froschzellen zusammengebaut und getestet. Der Computer kombinierte einige hundert Zellen zu tausenden von möglichen 3D-Entwürfen, die eine bestimmte Aufgabe zu erledigen hatten, zum Beispiel sich in eine Richtung zu bewegen. Diese Entwürfe unterzog der Rechner danach einer evolutionären Simulation auf Basis der biophysikalischen Möglichkeiten einzelner Froschzellen, und las jene Designs aus, die die gestellte Aufgabe am besten bewältigten.

Afrikanischer Krallenfrosch, Xenopus laevis

Xenopus laevis. Bild: Shutterstock

Die Biologen verwendeten zwei verschiedene Zelltypen, um die Organismen damit zu bauen: pluripotente Stammzellen und Vorläufer von Herzmuskelzellen aus den Embryonen afrikanischer Frösche der Art Afrikanischer Krallenfrosch (Xenopus laevis). Während die Stammzellen mechanisch statisch sind, aber eine Art Gewebe bilden können, können die Prä-Herzmuskelzellen pulsieren und damit eine Bewegungskomponente beisteuern. Sollte der Xenobot sich zum Beispiel bewegen, war es sinnvoll, die Herzmuskelzellen eher aussen zu positionieren.

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«Reconfigurable Organisms Video S1.» Video: YouTube/Sam Kriegman

Die erfolgreichsten Designs wurden von den Biologen möglichst genau nachgebaut. Sie fügten die Stammzellen mit einer Mikropinzette und einer winzigen Elektrode zu einem Gewebe zusammen und betteten dann die Prä-Herzmuskelzellen in diese Strukturen ein. So entstanden Körperformen, die in der Natur noch nie beobachtet wurden, die aber über Zellen verfügten, die tatsächlich zusammenarbeiteten.

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«Reconfigurable Organisms Video S2.» Video: YouTube/Sam Kriegman

In der wässrigen Umgebung einer Petrischale begannen einige der fertigen Xenobots in der Tat, sich zu bewegen. Die in den Zellen gespeicherte Energie reichte dabei bis zu zehn Tagen – ohne zusätzliche Energieaufnahme. Einige Xenobots, die mit einem Loch in der Mitte designt waren, konnten dieses Loch sogar zum Transport winziger Objekte nutzen. Wenn die Xenobots sich nicht so verhielten, wie es der Computer vorhergesagt hatte, liessen die Forscher den Algorithmus das Design neu berechnen.

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«UVM and Tufts Team Builds First Living Robots.» Video: YouTube/University of Vermont

Anwendungsgebiete für die winzigen Xenobots gäbe es viele: Sie könnten Medikamente im Körper eines Patienten an den gewünschten Ort transportieren oder Blutgefässe von arteriosklerotischen Plaques befreien. Aber auch ausserhalb des Körpers könnten speziell designte Xenobots zum Einsatz kommen, beispielsweise um Mikroplastik aus den Ozeanen zu holen. Solche toxischen Materialien könnten ausfindig gemacht, aufgenommen und «verdaut» werden.

Wenn die Xenobots ihre Energiereserven aufgebraucht haben, sterben sie ab. Sie zerfallen dabei in der Regel zu harmlosen Stoffen und sind biologisch abbaubar. Im Gegensatz zu Objekten aus Metall oder Kunststoff verfügen sie zudem über die Fähigkeit, sich selber zu heilen – so fanden sich Xenobots, die von den Forschern gezielt entzweigeschnitten wurden, wieder zusammen und heilten.

Dass solche Biotechnologien Ängste hervorrufen, ist auch den beteiligten Wissenschaftlern klar. Und dass die Defense Advances Research Projects Agency (DARPA) des US-Verteidigungsministeriums diese Forschungen unterstützt, ist nicht gerade dazu angetan, Befürchtungen zu besänftigen. So gibt auch Levin zu: «Immer dann, wenn wir damit beginnen, mit komplexen Systemen zu experimentieren, die wir noch nicht wirklich verstehen, gehen wir auch unbeabsichtigt gewisse Risiken ein.»

Doch die Forschung – und auch diese Studie – sei eben gerade dazu da, genau dies kontrollieren zu lernen, wovor die Menschen Angst hätten, nämlich unbeabsichtigte Konsequenzen. Es sei letztlich egal, ob es sich dabei um selbstfahrende Autos, Gentechnologie oder andere komplexe und autonome Systeme handle, mit denen die Menschen immer mehr konfrontiert seien.

(dhr)

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Video: srf/SDA SRF

Kollege Roboter

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21
Bubble Weil wir die Kommentar-Debatten weiterhin persönlich moderieren möchten, sehen wir uns gezwungen, die Kommentarfunktion 48 Stunden nach Publikation einer Story zu schliessen. Vielen Dank für dein Verständnis!
21Alle Kommentare anzeigen
    Alle Leser-Kommentare
  • Fip 15.01.2020 08:25
    Highlight Highlight Es ist nur noch eine Frage der Zeit, bis das Steak selber auf den Grill hüpft.
    • Fip 15.01.2020 13:43
      Highlight Highlight Oder eher Froschschenkel?
  • Lore 15.01.2020 08:15
    Highlight Highlight Gab‘s da nicht mal eine Folge von TNG? Und warum muss ich bei Versuchen mit Froschzellen an Jurassic Park denken?

    Faszinierend
  • Nurmalso 15.01.2020 05:18
    Highlight Highlight Cool dann werden die Reichen nicht nur immer reicher sondern auch immer älter :)
    • bcZcity 15.01.2020 17:29
      Highlight Highlight Wird garantiert so kommen! Luxusmedizin, also etwas was nicht zwingend nötig ist, aber mit genügend Kohle gekauft werden kann. Neues Herz, neue Gelenke, frische Arterien etc.

      Die Frage ist was das Hirn - welches man noch lange nicht ersetzen kann, da schliesslich wir, als Person, darin gespeichert sind, tut, wenn es mal 150 oder 200 Jahre lang funktionieren soll.
    • Sarkasmusdetektor 16.01.2020 09:21
      Highlight Highlight Reiche Leute werden heute schon älter als Arme.
  • Spargel 15.01.2020 00:52
    Highlight Highlight Terminator, welcome
  • luigi rigattoni 15.01.2020 00:19
    Highlight Highlight Bin beeindruckt!
    Das Teil gleicht meinem früheren Turnlehrer.
  • Inri 14.01.2020 23:48
    Highlight Highlight eXistenZ
  • no-Name 14.01.2020 22:54
    Highlight Highlight Uiuiui!
  • AlphaKevin 14.01.2020 22:26
    Highlight Highlight Super faszinierend und sicherlich enorme neue Möglichkeiten. In genau diesem Moment hab ich aber ein seeehr mulmiges Gefühl 🙈
  • Rainbow Pony 14.01.2020 22:22
    Highlight Highlight Nachbauen? Klingt wie „die Fliege“, als der Teleporter nicht so genau wusste, was er mit dem vorigen Genom anstellen soll. Also hat ers kurzerhand fusioniert - oder zu etwas neuem zusammengebaut. Schauder.
  • Raoul Duke 14.01.2020 21:53
    Highlight Highlight resistance is futile 😅
  • giandalf the grey 14.01.2020 20:13
    Highlight Highlight Nice! Seit Star Trek träume ich ein bisschen von solchen medizinischen Mitteln... Flox, McCoy, Crusher, Bashir und das EMH wären stolz 😂
  • Cpt. Jeppesen 14.01.2020 19:33
    Highlight Highlight Das sieht sehr vielversprechend aus und scheint mir besser als angedachte mechanische Nanobots.
    Eine Spritze, 10 Tage warten und die Arterien sind wieder wie neu. Ich hoffe ich erlebe das noch.
    • dmark 14.01.2020 21:45
      Highlight Highlight Mal eben die Herzkranzgefässe von Ablagerungen befreien oder gar Muskelgewebe aufbauen, die Klappe neu abdichten, wenn die Pumpe schwächelt...
      Vielleicht gehen solche Xenos auch mal gegen Metastasen oder Tumore vor und "fressen" sie auf - wer weiss?
      Interessant ist das auf jeden Fall.
  • Leowind Pilz 14.01.2020 19:21
    Highlight Highlight Schöne neue Welt...
  • fant 14.01.2020 19:18
    Highlight Highlight Jetzt noch ein paar Zellen, die Photosynthese machen und dann 'nur noch' das Ganze in ein paar Gene packen. Dann lebt es von Licht und kann sich selber fortpflanzen. :-)

    Im Ernst: Solange es ein Verfalldatum hat und sich nicht fortpflanzen kann, sind wir noch im grünen Bereich...

    Siehe auch https://de.m.wikipedia.org/wiki/Blade_Runner
  • WalterWhiteDies 14.01.2020 19:10
    Highlight Highlight Es ist soweit, bald wird uns die künstliche Intelligenz ausrotten..
    • don duende 14.01.2020 23:00
      Highlight Highlight wird sie nicht, das erledigen wir bereits selber
  • baBIELon 14.01.2020 19:03
    Highlight Highlight Wow! Heisst das, wenn ich in 40Jahren eine Arterienverstopfung habe aufgrund meines Zigarettenkonsums, kann ich mit diesen Xenobots alles wieder entstopfen? 🙈

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